प्यारा हड्डियों 3 डी: प्लास्टिक खोपड़ी दोष के लिए हाइपरलास्टिक हड्डी सामग्री

हमारे पास उनमें से लगभग 205 हैं, कुल मिलाकर उनका वजन लगभग 5-6 किलोग्राम है और हर 10 साल में वे सेलुलर स्तर पर पूरी तरह से अपडेट हो जाते हैं। और यह बताते हुए एक मुहावरेदार अभिव्यक्ति है कि हर कोई इसे कोठरी में रखता है। यह, ज़ाहिर है, कंकाल के बारे में है और हड्डियों के बारे में है जो इसे बनाते हैं। हड्डी की चोट दुनिया में सबसे आम चोटों में से एक है। कभी-कभी ऐसी चोटों को हड्डी के उपचार की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन इसके प्रतिस्थापन। रोगी के लिए हड्डी का प्रत्यारोपण कई खतरों से जुड़ा हुआ है, जिसमें बाद में दर्द, संक्रमण, रक्तस्राव, संयुग्मित ऊतकों को नुकसान आदि शामिल हैं।

कुछ वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि सफल हड्डी प्रत्यारोपण की कुंजी मुद्रित हड्डियों के उपयोग में निहित है, जो किसी विशेष रोगी के लिए आदर्श होगी और दोषों से मुक्त होगी। वैज्ञानिकों ने हड्डियों को कैसे प्रिंट किया, इसके लिए क्या लागू किया गया था, और एक चूहा दिखाने पर आरोपण ऑपरेशन क्या हुआ? हम इस बारे में अनुसंधान समूह की रिपोर्ट से सीखते हैं। चलो चलते हैं।

अध्ययन का आधार

हड्डी की चोटों के इलाज के तरीके प्राचीन काल से बहुत ज्यादा नहीं बदले हैं। वैज्ञानिकों ने 36 निएंडरथल कंकालों का भी विश्लेषण किया जिसमें फ्रैक्चर के लक्षण दिखाई दिए। इनमें से, इन चोटों के केवल 11 उपचार को असफल कहा जा सकता है।

हालांकि, हर समय ऐसी उपचार सफलता सभी प्रकार के फ्रैक्चर पर लागू नहीं होती है। कुछ चोटों को सफलतापूर्वक और बिना पर्याप्त आधुनिक चिकित्सा उपकरणों, ज्ञान और तकनीकों के साथ इलाज किए बिना परिणाम दिया गया है।

फिलहाल, हड्डी प्रत्यारोपण में अक्सर एलोग्राफ़्ट या एलोप्लास्टिक सामग्री का उपयोग किया जाता है।

एलोट्रांसप्लांटेशन * - एक व्यक्ति से दूसरे व्यक्ति में एक अंग प्रत्यारोपण (एक ही प्रजाति के व्यक्ति की एक प्रजाति से)।

ये विधियां काफी उन्नत हैं, लेकिन सर्वशक्तिमान नहीं हैं। क्रैनियोमैक्सिलोफेशियल दोष (जन्मजात, ऑन्कोलॉजिकल या दर्दनाक उत्पत्ति) काफी जटिल हैं। ऐसे मामलों में, प्रत्यारोपण की आवश्यकता होती है जो एक विशेष रोगी के लिए विशिष्ट होती है। इसलिए, उन्हें दाता से नहीं लिया जा सकता है, लेकिन निर्मित किया जाना चाहिए। ऐसे मामलों में, क्रानियोप्लास्टी का उपयोग किया जाता है, लेकिन प्रत्यारोपण में उत्थान नहीं होगा और रोगी की अन्य हड्डियों के साथ एक साथ नहीं बढ़ेगा। अस्थि स्पंजी, डिमिनरलाइज्ड बोन मैट्रिक्स, सिंथेटिक बोन चिप्स या बोन पुट्टी, जो दोष के क्षेत्र को भरते हैं, का भी उपयोग किया जाता है। लेकिन ये सामग्रियां झरझरा नहीं हैं और सीमित बाध्यता हैं। इस वजह से, सतह कोशिका प्रवासन और कोशिकाओं के संवहनीकरण (संवहनीकरण) कम हो जाते हैं, जो ऊतक एकीकरण के बजाय इनकैप्सुलेशन * को जन्म दे सकते हैं। नतीजतन, संक्रमण का खतरा बहुत बढ़ जाता है।

एनकैप्सुलेशन * - शरीर में एक विदेशी शरीर के चारों ओर एक कैप्सूल का गठन।

शोधकर्ताओं ने तीन-आयामी मुद्रण का उपयोग करने का सुझाव दिया, क्योंकि यह विधि आपको एक सस्ती प्रत्यारोपण बनाने की अनुमति देती है जो आदर्श रूप से किसी विशेष रोगी में एक विशिष्ट दोष को फिट करेगी।

शोधकर्ताओं ने यह भी ध्यान दिया कि बायोमेडिकल तीन आयामी मुद्रण में अब तक उच्च-प्रदर्शन सामग्री की कमी है जो निर्माण में आसानी, मुद्रण और जैविक कार्यक्षमता में उपयोग को जोड़ती है। और इसका मतलब है कि आपको स्वाभाविक रूप से अपनी खुद की सामग्री बनाने की आवश्यकता है।


हाइपरलास्टिक हड्डी

और इस नई सामग्री का नाम "हाइपरलास्टिक बोन" (हाइपरलास्टिक बोन मैटीरियल) है। यह अस्थिकोरक सामग्री हाइड्रॉक्सियापैटाइट (ठोस, कुल द्रव्यमान का 90%) और पाली (लैक्टिक ग्लाइकोलिक एसिड) (तरल, कुल द्रव्यमान का 10%) के कमरे के तापमान पर एक्सट्रूज़न द्वारा sintering * , इलाज * की आवश्यकता के बिना तीन आयामी रूपों में बनाई जाती है। भौतिक और रासायनिक स्थिरीकरण के अन्य रूप।

सिंटरिंग * ऊंचे तापमान और / या उच्च दबाव पर एक ठीक पाउडर बेस से ठोस और झरझरा सामग्री के निर्माण की प्रक्रिया है।

क्योरिंग * तरल प्रतिक्रियाशील ऑलिगोमर्स और (या) मोनोमर्स को ठोस, गैर-पिघलने और अघुलनशील क्रॉस-लिंक्ड पॉलिमर में परिवर्तित करने की एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया है।

परिणामस्वरूप तीन आयामी मुद्रित फ्रेम में अच्छा लोच और उच्च अवशोषण होता है। इसके अलावा, ढांचा ऑस्टियोइन्डेक्टिव उत्प्रेरक के अतिरिक्त बिना मानव मेसेनकाइमल स्टेम कोशिकाओं से प्राप्त अस्थि मज्जा के ओस्टोजेनिक भेदभाव * को प्रेरित करता है।

सेल भेदभाव * - एक सेल के एक विशेष फेनोटाइप बनाने की प्रक्रिया जो अपने कार्यों को प्रदर्शित करती है। अतिरंजित, कोशिकाओं का रोजगार, जो पहले सटीक पेशा नहीं था।

उसी समय, हाइपरलास्टिक हड्डी ने नकारात्मक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया का कारण नहीं बनाया, संवहनी हो गया और आसपास के ऊतकों के साथ एकीकृत हो गया, नई हड्डी के विकास का समर्थन करता है। एक और उपलब्धि एक मुद्रित प्रत्यारोपण के माध्यम से ट्रांसड्यूस्ड मानव फैटी स्टेम कोशिकाओं को स्थानांतरित करने की क्षमता है।

अगला, हम व्यावहारिक परीक्षण के परिणामों पर करीब से नज़र डालेंगे। वैज्ञानिकों ने चूहों में महत्वपूर्ण आकार के दोषों के साथ हाइपरलेस्टिक हड्डी और अस्थि-पंजर (ऑटोलॉगस बोन) की ओस्टियोर्जेनरेटिव क्षमता का तुलनात्मक विश्लेषण किया। लेकिन पहले, प्रयोग की तैयारी के बारे में थोड़ा और परीक्षण सामग्री और प्रत्यारोपण कैसे किए गए थे।

हाइपरलास्टिक हड्डी का निर्माण

जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं, हाइपरलास्टिक हड्डी का ढांचा हाइड्रॉक्सीपैटाइट और पॉली (लैक्टिक ग्लाइकोलिक एसिड) से बना था।


बायोप्लॉट प्रिंटर

सभी नमूने EnvisionTEC के BioPlotter Manufacturing प्रिंटर का उपयोग करके मुद्रित किए गए थे। शीट्स की मोटाई (5x5 सेमी), जिसमें 120 सुक्ष्ममापी की 5 परतें शामिल हैं, कुल 0.6 मिमी की राशि। अगला, गोल (8 मिमी व्यास) रिक्त स्थान को बायोप्सी स्टाइललेट का उपयोग करके शीट्स से निचोड़ा गया। परिणामस्वरूप रिक्त स्थान को धोया और निष्फल किया गया।


छवि # 1: प्रत्यारोपण निर्माण प्रक्रिया।

प्रत्यारोपण ऑपरेशन

प्रयोगशाला Sprague-Dawley चूहों, लगभग 500 ग्राम वजन वाले पुरुषों, प्रयोगात्मक विषयों के रूप में इस्तेमाल किया गया था।

ऑपरेशन के दौरान, विषय सामान्य संज्ञाहरण (2% isoflurane / 100% ऑक्सीजन) के अधीन थे। खोपड़ी को बेनकाब करने के लिए लैम्बडॉइड और कोरोनल टांके के बीच एक धनु चीरा (1.5 सेमी) बनाया गया था। ट्रेफ़ाइन (एक चक्की के साथ एक सुई या घने ऊतकों में छेद बनाने के लिए एक ड्रिल) के साथ एक हाथ ड्रिल का उपयोग करके, व्यास में 8 मिमी का एक कृत्रिम खोपड़ी दोष बनाया गया था।

विषय 4 समूहों में विभाजित थे:

• 7 व्यक्ति - नकारात्मक नियंत्रण समूह (दोष पर प्रत्यारोपण के बिना);
• 6 व्यक्ति - सकारात्मक नियंत्रण समूह (प्रत्यारोपण के रूप में ऑटोलॉगस हड्डी के साथ);
• 6 व्यक्तियों - अध्ययन समूह संख्या 1 (प्रत्यारोपण के रूप में पाली (दूध-ग्लाइकोलिक एसिड) के ढांचे के साथ);
• 10 व्यक्तियों - अध्ययन समूह नंबर 2 (प्रत्यारोपण के रूप में हाइपरलास्टिक हड्डी के साथ)।

आरोपण (इसके साथ या इसके बिना) के बाद, पेरिओस्टेम और त्वचा को एक जंगम शोषक सिवनी का उपयोग करके बंद कर दिया गया था, और दर्द निवारक प्रयोगात्मक विषयों को प्रशासित किया गया था। विषयों को दो में कोशिकाओं में रखा गया था। पानी और भोजन तक पहुंच असीमित थी।

खोपड़ी के नमूनों का विश्लेषण शंकु बीम गणना टोमोग्राफी द्वारा किया गया था। रुचि के क्षेत्रों को खोपड़ी की हड्डियों से उत्सर्जित किया गया था, 70% इथेनॉल में रखा गया था और एक माइक्रो-कंप्यूटर टोमोग्राफ का उपयोग करके स्कैन किया गया था। फिर, चिकित्सा इमेजिंग विश्लेषण सॉफ्टवेयर (मिमिक मेडिकल 19.0) का उपयोग करते हुए, वैज्ञानिकों ने खोपड़ी के उन क्षेत्रों में अधिक विस्तार से जांच की जहां प्रत्यारोपण किया गया था।

सूक्ष्म-गणना टोमोग्राफी के बाद, नमूनों को हिस्टोलॉजिकल विश्लेषण के लिए आधे में काटा गया और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके कल्पना की गई। 8 और 12 सप्ताह के बाद उत्थान की डिग्री का भी आकलन किया गया था।

और अब हम टिप्पणियों के परिणामों पर सीधे आगे बढ़ते हैं।

अनुसंधान के परिणाम

छवि नंबर 3 ए: ग्रे - एक ऑटोलॉगस हड्डी के साथ; काला - प्रत्यारोपण के बिना; नीला - पाली (दूध-ग्लाइकोलिक एसिड) से बना एक प्रत्यारोपण के साथ; लाल - हाइपरलास्टिक हड्डी के साथ।

ऊपर की छवि ( 3 ए ) शंकु बीम और माइक्रो-कंप्यूटेड टोमोग्राफी के तीन-आयामी पुनर्निर्माण दिखाती है। पुनर्जीवित हड्डी ऊतक की मात्रा ब्याज की कुल ऊतक मात्रा के एक अंश के रूप में खनिजयुक्त हड्डी की मात्रा द्वारा निर्धारित की गई थी। हाइपरलस्टिक हड्डी, पॉली (लैक्टिक-ग्लाइकोलिक एसिड) के लिए कुल मात्रा के प्रति हड्डी की मात्रा और नकारात्मक नियंत्रण समूह के लिए सकारात्मक नियंत्रण समूह (ऑटोलॉगस हड्डी के साथ) के लिए कुल मात्रा के प्रति हड्डी की मात्रा के सापेक्ष सामान्यीकृत किया गया था। इस प्रकार, सभी प्रत्यारोपण विकल्पों के प्रदर्शन संकेतकों का तुलनात्मक विश्लेषण किया गया था।


छवि # 3 बी

कोन बीम और माइक्रो कंप्यूटेड टोमोग्राफी में हाइपरलेस्टिक हड्डी प्रत्यारोपण ( 3 बी ) के साथ इलाज किए गए दोषों में खनिजयुक्त हड्डी मैट्रिक्स की मात्रा में वृद्धि देखी गई।

शंकु बीम टोमोग्राफी के अनुसार, एक हाइपरलास्टिक हड्डी प्रत्यारोपण का उपयोग करने के मामले में खनिजयुक्त हड्डी की मात्रा 8 सप्ताह में 55.7% और 12 सप्ताह के अवलोकन में 57.0% थी। सूक्ष्म संगणित टोमोग्राफी के अनुसार, सप्ताह में 8 पर 36.1% और टिप्पणियों के 12 वें सप्ताह में 37.1% है। यह सामान्य होने से पहले का डेटा है।

उसके बाद, ऑटोलॉगस प्रत्यारोपण के मामले में खनिजयुक्त हड्डी की मात्रा के संकेतकों के लिए सामान्यीकरण किया गया था। अब यह स्पष्ट हो गया कि हाइपरलैस्टिक हड्डी का उपयोग करके उत्थान की मात्रा सकारात्मक नियंत्रण समूह (ऑटोलॉगस हड्डी के साथ) की मात्रा का 95.6% और 82.0% (अवलोकन का 8 वां और 12 वां सप्ताह) था। और माइक्रो-कंप्यूटेड टोमोग्राफी से निम्नलिखित परिणाम मिले: 74.2% और 64.5% (8 वें और 12 वें सप्ताह के अवलोकन)।

आरोपण के लिए सामग्री के रूप में विशेष रूप से पॉली (लैक्टिक-ग्लाइकोलिक एसिड) का उपयोग सकारात्मक नियंत्रण समूह के 16.6% और 22.5% (22 वें और 8 वें सप्ताह) अवलोकन के लिए काफी अप्रभावी साबित हुआ। इस विधि की अक्षमता इस तथ्य से भी पुष्टि की जाती है कि इसके परिणाम नकारात्मक नियंत्रण समूह के परिणामों से काफी भिन्न नहीं होते हैं, जिनमें कोई भी प्रत्यारोपण नहीं था: शंकु बीम टोमोग्राफी पर 10.3% और 13.8% और माइक्रो कम्प्यूटेड टोमोग्राफी पर 14.5% और 19.5%।

नकारात्मक नियंत्रण समूह के परिणामों के साथ परीक्षण की गई नई सामग्री (हाइपरलास्टिक बोन) के परिणामों की तुलना ने मिनरलाइज्ड हड्डी की मात्रा में 8 सप्ताह में 7.81 बार और हाइपरलास्टिक हड्डी के पक्ष में 12 सप्ताह में 5.75 गुना का अंतर दिखाया।

इस प्रकार, उत्थान की मात्रा के संदर्भ में, हाइपरलेस्टिक हड्डी का उपयोग ऑटोलॉगस हड्डी के साथ वाणिज्यिक प्रत्यारोपण वेरिएंट के उपयोग के लिए व्यावहारिक रूप से तुलनीय है।


छवि नंबर 4: तीर - दोषपूर्ण किनारा; फीट - रेशेदार (रेशेदार) ऊतक; Mc एक झिल्ली-कोशिका घटक है; नायब नई हड्डी है।

निष्पादित हिस्टोलॉजिकल विश्लेषण ने केवल शंकु बीम और माइक्रो-कंप्यूटेड टोमोग्राफी के डेटा की पुष्टि की। वैज्ञानिकों ने दोषों के किनारों की पहचान की, और बेहतर दृश्य के लिए ईओसिन के साथ एक नई हड्डी के गठन को विशेष रूप से दाग दिया गया।

नकारात्मक नियंत्रण समूह के मामले में, रेशेदार ऊतक देखा गया था, लेकिन एक नई हड्डी का गठन न्यूनतम था (छवि संख्या 4 में ऊपरी पंक्ति)। पॉली (लैक्टिक ग्लाइकोलिक एसिड) वाले नमूने भी बड़ी मात्रा में नवगठित हड्डी (तीसरी पंक्ति) का घमंड नहीं कर सकते थे।

लेकिन नमूने जहां हाइपरलास्टिक हड्डी लगाए गए थे, इसके विपरीत, दोषों के किनारों (4 वीं पंक्ति) की सतह पर खनिजयुक्त हड्डी ऊतक के गठन को दिखाया। 8 वें सप्ताह के अवलोकन में, दोष के स्थानों पर, रेशेदार ऊतक और झिल्ली-कोशिका घटक प्रत्यारोपण के अंदर दिखाई देते हैं, और 12 वें सप्ताह में, प्रत्यारोपण फ्रेम के तत्वों के आसपास एक नई हड्डी का निर्माण शुरू होता है।


चित्र संख्या 5

और अंत में, SEM के विश्लेषण (इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप स्कैनिंग) हाइपरलैस्टिक हड्डी के साथ 12 सप्ताह के अवलोकन में नमूनों की छवियों ने प्रत्यारोपण के अंदर सामग्री के साथ ऊतकों के करीब सेलुलर संपर्क के गठन को दिखाया।

अध्ययन की बारीकियों के साथ एक अधिक विस्तृत परिचित के लिए, मैं सुझाव देता हूं कि आप वैज्ञानिकों की रिपोर्ट देखें ।

उपसंहार

इस काम में, वैज्ञानिकों ने एक नए प्रकार के ओस्टोजेनिक बायोमेट्रिक का प्रदर्शन किया है जो हड्डी के दोषों के उपचार के लिए प्रत्यारोपण के निर्माण की अनुमति देता है। वैज्ञानिक अपने मस्तिष्क की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं को कहते हैं: आरोपण में आसानी, निर्माण में आसानी, उच्च दक्षता, कम उत्पादन लागत और किसी विशेष रोगी के लिए प्रत्यारोपण का अनुकूलन।

हाइपरलास्टिक हड्डी वास्तव में बहुत लचीली होती है और विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान और आरोपण के समय दोनों आवश्यक आकार ले सकती है, जो इस प्रक्रिया को बहुत सुविधाजनक बनाती है। सिरेमिक और पॉलिमर-सिरेमिक प्रत्यारोपण इस पर गर्व नहीं कर सकते।

लेकिन यहां तक ​​कि यह सबसे महत्वपूर्ण लाभ नहीं है। हड्डी उत्थान और प्रत्यारोपण अस्तित्व का एक उच्च स्तर बहुत अधिक महत्वपूर्ण है। आरोपण के 4 सप्ताह बाद, अस्थि खनिज के सक्रियण की प्रक्रिया शुरू होती है।

वैज्ञानिक यह भी ध्यान देते हैं कि पर्याप्त रूप से बड़े दोषों के मामले में ऐसी गति और दक्षता अत्यंत महत्वपूर्ण है (जैसा कि व्यावहारिक प्रयोगों के दौरान प्रदर्शित किया गया था)।

इस तरह की तकनीक का उपयोग डॉक्टरों और रोगियों दोनों के जीवन को सरल बना सकता है। उपचार की व्यक्तिगतता, उत्पादन की गति, आरोपण और दुष्प्रभावों के बिना एक त्वरित वसूली - यह नई तकनीक के लिए एक उत्कृष्ट विज्ञापन है। भविष्य में, वैज्ञानिक कई और प्रयोग करने का इरादा रखते हैं, पुनर्जनन प्रक्रिया का अधिक विस्तार से अध्ययन करते हैं और अपने आविष्कार में सुधार करते हैं।

हालांकि, यह ध्यान देने योग्य है कि इस तरह के नवाचारों की उपस्थिति का मतलब यह नहीं है कि आप हड्डियों को बाएं और दाएं तोड़ सकते हैं। इसलिए किसी ने सुरक्षा नियमों को रद्द नहीं किया।



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