استمرارًا للموضوع السابق حول الغرسات والأطراف الصناعية ، اقترحت نفس المجموعة العلمية تقنية مثيرة للاهتمام للدراسات المختبرية لسلوك غرسة العظام في ظروف قريبة قدر الإمكان من جسم الإنسان. يمكن إجراء الدراسة في المختبر - أي بدون مشاركة حيوانات المختبر.
الأطراف الصناعية - استبدال المفصل أو العظم التالف بأطراف صناعية عالية التقنية هو عملية معقدة تستخدم أحدث المواد المعدنية والسيراميك والبوليمر.
تخضع أي مادة للغرسة لسلسلة من الاختبارات ، بما في ذلك التوافق الحيوي وسلوك المادة تحت الضغط الميكانيكي. نظرًا لأن نتائج هذه الدراسات في الظروف المختبرية التقليدية تختلف تمامًا عن المؤشرات الحقيقية للتآكل ، لاختبار سلوك الغرسة في كائن حي ، يتم زرعها في جسم حيوان مختبري. بعد مرور بعض الوقت ، عادة حوالي عام ، تتم إزالة الغرسة ويتم تقييم التوافق الحيوي والشيخوخة للمادة.
طور علماء من مركز المواد المركبة "MISiS" مع زملائهم من جامعة دورتموند التقنية تقنية للتنبؤ بتآكل مادة الأطراف الصناعية تحت ضغط ميكانيكي في بيئة قريبة من الواقع. سائل تم تصنيعه خصيصًا يحاكي بلازما الدم البشري وتركيب مؤازر هيدروليكي عالي التقنية يحل محل العينة الحية التجريبية تمامًا.
كمواد بحثية ، تم استخدام مادة البولي إيثيلين ذات الوزن الجزيئي فائقة المحاكاة الحيوية التي طورها علماء من مركز المواد المركبة من "MISiS" NUST.
يقول فيدور سيناتوف ، دكتوراه: "قدمنا مواد واقترحنا استخدام البلازما الاصطناعية ، وزملاؤنا من الجامعة التقنية في دورتموند طوروا تكنولوجيا اختبارات التعب وأجروا تجربة على معداتهم". - تعرضت المادة لنوعين من الحمل الميكانيكي ، يحاكيان عظم الفخذ والظنبوب: دوري وثابت. بفضل هذه التجربة ، أثبتنا أنه من الممكن أن نتوقع في المختبر سلوك غرسة العظام في جسم الإنسان دون اللجوء إلى اختبار الحيوانات ".
كانت رغبتنا في تقديم بديل من شأنه أن يقلل من عدد الاختبارات على الحيوانات غير الفعالة والمشكوك فيها من وجهة نظر الأخلاق من حيث تقييم خصائص التعب. جانب آخر كان الفرصة لاقتراح طريقة جديدة تسمح باختبار مادة الزرع من أجل المتانة في المختبر. في الممارسة العالمية ، لا توجد حتى الآن معايير لدراسة خصائص التعب من الغرسات في بيئة المحاكاة الحيوية ، والتي ترتبط بالمخاطر العالية لاستخدام مواد جديدة. نحن نعمل في مجال تطوير الاختبار ، مما يسمح لنا بالتنبؤ بدقة بعمر المادة. وقد أجريت بالفعل تجارب مماثلة من قبل مجموعة من البروفيسور والتر (ملاحظة - رئيس مجموعة البحث من الجانب الألماني) لزراعة المعادن والسيراميك. تقول مارينا كنازيفا ، ممثلة المجموعة البحثية في جامعة دورتموند التقنية ، إن هذه التجربة فريدة للبوليمرات ولا تحتوي على نظائرها في العالم.
ميزة أخرى مهمة من تكنولوجيا البحث التي اقترحها العلماء هي توفير الوقت. إذا كان الأمر يستغرق حوالي عام لتقييم الشيخوخة الكيميائية لزرع في كائن حي ، فسوف تكون هناك حاجة لعشرات السنين من أجل اختبارات المتانة. في ظروف المختبر ، يمكن تسريع عملية الشيخوخة الكيميائية والتآكل بشكل كبير. إذا كانت مؤشرات تآكل المواد غير مرضية ، فسيصبح ذلك معروفًا بسرعة ، وسيكون من الممكن مواصلة التجارب مع عينات أخرى.
ومع ذلك ، فمن السابق لأوانه الحديث عن التخلي الكامل عن دور حيوانات المختبر في اختبار مواد الأطراف الصناعية.
"ستتيح لنا تقنيتنا مقارنة العديد من المواد في وقت واحد ، دون اختبار أي منها على الحيوانات. ومع ذلك ، عندما يتم العثور على أفضل المواد من القائمة ، ستحتاج إلى اختبارها في الكائنات الحية - في الكائنات الحية. ويرجع ذلك في المقام الأول إلى الحاجة إلى التحقق من التوافق الحيوي للمادة ، بالإضافة إلى معلمات العظام - بعد كل شيء ، قد يواجه المرضى مجموعة متنوعة من ميزات الجهاز العضلي الهيكلي "، كما يوضح فيدور سيناتوف.
وبالتالي ، يقترح العلماء تقنية شاملة لدراسة سلوك الزرع ، حيث ستتنبأ التجارب على الشيخوخة المتسارعة في المختبر بحياة الزرعة المحتملة ، وستحدد الاختبارات الحية الحية لاحقًا توافقها الحيوي.
يمكن العثور على المقالة الأصلية في
مجلة السلوك الميكانيكي للمواد الطبية الحيوية .