นักวิจัยในสหรัฐฯ คิดค้น 'กระดูกเทียมชนิดพิเศษ' ผลิตด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ

3D Bone Repair

กระดูกเทียมที่ว่านี้ เรียกว่า hyperelastic bone หรือ HB ที่ช่วยกระตุ้นให้มีการสร้างกระดูกขึ้นใหม่ หลังจากนำไปปลูกถ่ายลงบนกระดูกจริงในจุดที่ได้รับความเสียหายจากอาการบาดเจ็บ

ผู้พัฒนากระดูกเทียม HB กล่าวว่า กระดูกเทียมที่พิมพ์จากเครื่องพิมพ์สามมิตินี้สมบูรณ์แบบมากกับการใช้งานในบรรดาประเทศกำลังพัฒนา เพราะราคาไม่แพงและผลิตได้อย่างรวดเร็ว

กระดูกเทียม HB นี้ต่างจากกระดูกเทียมที่คนเราสร้างขึ้นชนิดอื่นๆ ที่แตกหักง่าย และใช้งานยาก หรือยึดติดยากบนกระดูกคน วัสดุชีวภาพที่ใช้ในการทำกระดูกเทียมชนิดนี้ มีส่วนประกอบจากเเร่ธาตุชนิดต่างๆ ที่พบในกระดูกและฟันและในโพลีเม่อร์ วัสดุชีวภาพที่สร้างขึ้นมาจึงมีความยืดหยุ่นสูงและเเข็งเเรงทนทาน สามารถนำไปดัดแปลงเป็นรูปทรงต่างๆ ได้หลายขนาดและความหนาที่ต้องการ เเล้วนำไปตัดและพับได้หลายแบบเพื่อนำไปติดยึดบนกระดูกจริงได้โดยไม่หลุด

ผู้พัฒนาใช้เซลล์ตั้งต้นหรือ Stem cells เคลือบลงบนกระดูกเทียม HB และทำหน้าที่เป็นโครงรองรับที่มีความยืดหยุ่น ร่างกายของผู้ป่วยจะไม่มีปฏิกริยาต่อกระดูกเทียมนี้หลังปลูกถ่ายลงไปในจุดบาดเจ็บ เพราะเป็นวัสดุชีวภาพที่ปล่อยให้ของเหลวต่างๆ ในร่างกายไหลผ่านไปมาได้ดี ช่วยกระตุ้นการเติบโต มีการสร้างเส้นเลือดใหม่ขึ้นมาและเติบโตต่อไป

ในการทดลองกับสัตว์ กระดูกเทียม HB ถูกหลอมรวมเข้าเป็นส่วนหนึ่งของเนื้อเยื่อที่อยู่รอบๆ ได้ภายในสี่สัปดาห์ สามารถเชื่อมต่อกระดูกสันหลังของหนูทดลองได้สำเร็จ และซ่อมเเซมกระโหลกที่เสียหายในลิงได้

ผลงานการทดลองนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Science Translational Medicine ไปเมื่อเร็วๆนี้

Ramille Shah ศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัย Northwestern ที่ช่วยพัฒนาเทคโนโลยีนี้กล่าวว่า การผลิตกระดูกเทียม HB จากเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์สามมิตินี้ จะนำไปใช้งานได้หลายอย่าง เพราะสามารถพิมพ์กระดูกเทียม HB ออกมาได้หลายลักษณะด้วยกัน ไม่ว่าจะเป็นเเบบแผ่นขนาดใหญ่ แบบกลวง หรือแบบที่มีความหนาเเน่นสูง แบบที่มีโครงสร้างธรรมดาไปจนถึงแบบที่มีโครงสร้างซับซ้อน

Adam Jakus ผู้ร่วมร่างรายงานผลการทดลอง กล่าวว่า กระดูกเทียม HB มีข้อได้เปรียบตรงที่ราคาไม่แพง เขากล่าวว่าในเเง่ของการผลิตก็ดัดแปลงได้ตามต้องการ เเละผลิตได้อย่างรวดเร็วด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ ไม่จำเป็นต้องทำอะไรเพิ่มเติมอีก เพียงเเค่นำไปล้างและฆ่าเชื้อโรคก่อนเข้าบรรจุภัณฑ์ให้เรียบร้อย พร้อมนำไปใช้งาน

เนื่องจากกระดูกเทียม HB ไม่ต้องเก็บไว้ในตู้แช่เย็น Jakus มองว่ากระดูก HB นี้เหมาะกับการนำไปใช้งานในประเทศกำลังพัฒนาอย่างมาก ที่เพียงเเค่ส่งกระดูกเทียมนี้ไปให้ก่อนล่วงหน้า แล้วนำไปเก็บไว้ในสต็อกจนกว่าจะมีความจำเป็นใช้งาน โดยไม่ต้องเเช่เย็นหรือเเช่เเข็งแต่อย่างใด โดยเฉพาะในประเทศโลกที่สามซึ่งระบบเเช่เย็นยังขาดเเคลน

ทีมผู้ร่างรายงานผลการทดลองนี้ชี้ว่า กระดูกเทียม HB ที่ผลิตด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ น่าจะนำไปใช้งานกับผู้บาดเจ็บเด็กได้ด้วย เพื่อซ่อมเเซมกระดูกที่เสียหายจากอาการบาดเจ็บต่างๆ ได้ รวมทั้งอาการบาดเจ็บที่สร้างความเสียหายถาวรต่อร่างกายจนทำให้ผู้ป่วยหลีกเลี่ยงสังคม

และเนื่องจากวัสดุโพลีเม่อร์สผ่านการรับรองให้ใช้งานได้แล้วในสหรัฐฯ ทีมนักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะสามารถพิมพ์กระดูกเทียม HB นี้ ออกมาให้แพทย์ใช้รักษาอาการบาดเจ็บของกระดูกคนได้ภายในอีก 5 ปีข้างหน้า

(รายงานโดย Jessica Berman / เรียบเรียงโดยทักษิณา ข่ายแก้ว)