پلیمر Shape-Memory ممکن است در بازسازی صورت کمک کند

روش‌های بازسازی صورت اغلب برای درمان شکاف‌های استخوانی ناشی از نقایص مادرزادی و صدمات مورد نیاز است. در تگزاس A&M، محققان پلیمری با حافظه شکل ابداع کرده اند که پتانسیل پرکردن نقایص استخوانی با اندازه بحرانی در صورت و همچنین امکان رشد سلول های استخوانی جدید را دارد.

پلیمر شکل-حافظه زیست تخریب پذیر

ماده “خود برازنده” تیم تحقیقاتی یک پلیمر با حافظه شکل زیست تخریب پذیر (SMP) است ، نوعی ماده که وقتی تا دمای خاصی گرم می شود، شکل پذیر می شود. هنگامی که پلیمر گرم می شود، پلیمر می تواند از حالت صلب تبدیل شود و بسیار انعطاف پذیر شود و به راحتی قالب گیری شود. SMP با خواص فیزیکی خود می تواند برای پرکردن نقایص استخوانی در سر، صورت یا فک استفاده شود.

تیم تحقیقاتی به رهبری ملیسا گرونلان، دکترا، کار خود را در 248 ^امین نشست ملی و نمایشگاه انجمن شیمی آمریکا (ACS) در ماه گذشته ارائه کردند.

تصویر یک نمونه پلیمر حافظه دار.
نمونه ای از فوم پلیمری با حافظه شکل که برای تحقیقات در هواپیماهای دارای حافظه شکل استفاده می شود. Image By Science Museum London/کتابخانه تصاویر علم و جامعه CC-BY-SA-2.0 ، از طریق Wikimedia Commons .

چگونه کار می کند؟

تیم تگزاس A&M SMP خود را با ترکیب مولکول های یک ماده زیست تخریب پذیر و الاستیک به نام پلی (ε-کاپرولاکتون) مهندسی کردند. این ترکیب منجر به ایجاد ماده ای شد که به نظر می رسد مانند یک اسفنج سخت به نظر می رسد، زیرا حاوی منافذ زیادی است.

در طول یک عمل، جراح می‌تواند مواد را تا زمانی که شکل‌پذیر شود گرم کند، آن را قالب‌بندی کند و ناحیه‌ای که نقص استخوان وجود دارد را پر کند. SMP سختی اولیه خود را بازیابی می کند و وقتی در دمای بدن خنک شود در جای خود قفل می شود.

نمودار برجسته جلوه شکل حافظه.
شماتیک اثر حافظه شکل.

چیزی که مواد تیم تحقیقاتی را بسیار خاص می کند این است که دارای خواص متخلخل است که باعث می شود شبیه به داربست عمل کند و به سلول های استخوانی جدید اجازه مهاجرت و رشد در منافذ آن را می دهد. از آنجایی که این ماده زیست تخریب پذیر است، داربست در نهایت به مرور زمان ناپدید می شود و تنها استخوان جدید باقی می ماند.

مزایا نسبت به روش های فعلی

تیم تحقیقاتی Grunlan موظف شد ماده‌ای بسازد که هم پس از سرد شدن سفت باقی بماند و هم رشد سلول‌های استخوانی جدید را تقویت کند – دو ویژگی که به نظر می‌رسد با روش‌های بازسازی فعلی وجود ندارند.

یکی از روش‌های رایج‌تر که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد، پیوند خودکار است که شامل استخراج استخوان از یک ناحیه از بدن و قالب‌گیری آن به گونه‌ای است که متناسب با نقص استخوان باشد. با این حال، استفاده از بافت استخوانی خود بیمار (اتوگرافت)، جراحی دیگری را ایجاد می کند که بیمار باید از آن بهبود یابد، که به معنای ناراحتی بیشتر و اقامت طولانی تر در بیمارستان است.

یک روش جایگزین شامل استفاده از بتونه استخوان یا سیمان برای پر کردن شکاف های استخوانی است. با این حال، این مواد در هنگام سخت شدن، شکننده می شوند. علاوه بر این، همین مواد باعث رشد سلول‌های استخوانی جدید نمی‌شوند، زیرا فاقد سوراخ یا منافذ هستند. در همین حال، محققان تگزاس A&M ادعا می‌کنند که SMP آن‌ها هنگام سفت شدن شکننده نمی‌شود و به لطف خواص متخلخلش اجازه رشد سلول‌های استخوانی جدید را می‌دهد.