پرکردن حفره‌های استخوانی با کمک پلیمر اسفنجی

اگرچه روش‌های گوناگونی برای پر کردن حفره‌های استخوانی وجود دارند اما همه‌ی آن‌ها دارای محدودیت‌های خاصی هستند،  محققان می‌گویند این پلیمر جدید در جایی که دیگر راه کارها به نتیجه نمی‌رسند، مفید واقع خواهد شد.

به طور معمول عیوب و نقص‌های استخوانی که در ناحیه سر، صورت و فک بروز می‌کنند، به کمک پیونداستخوان از دیگر قسمت‌های بدن بیمار (به عنوان مثال استخوان ران), و یا با کمک موادی همچون بون پاتی (Bone Putty) ترمیم و اصلاح می‌شوند.

Bone Putty: ماده روان و شکل پذیری است که به عنوان جانشین بافت استخوانی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

استخوان‌های برداشت شده باید به اندازه‌ی مورد نیاز بریده و پرداخت شوند تا حفره را به خوبی پر کنند، البته واضح است که شکل دادن به موادی با این درجه از استحکام تا حدودی دشوار خواهد بود. به علاوه ممکن است در محلی که برداشت استخوان انجام شده نیز، شاهد بروز عوارض و مشکلاتی باشیم. بون پاتی ماده‌ای نرم و انعطاف پذیر است که امروزه به عنوان جایگزین برای پر کردن حفره‌های درون استخوانی استفاده می‌شود. هر چند از آن جایی که ساختاری یک دست و غیر متخلخل دارد، به سلول‌های استخوانی اطراف اجازه نفوذ و رشد در داخل خود را نمی‌دهد و به همین علت ترد و شکننده باقی می‌ماند.

تیمی تحقیقاتی به رهبری دکتر ملیسا گرنلان (Mellisa Granlun) در دانشگاه A&M تگزاس نوع جدیدی از پلیمر به نام پلمیر با حافظه شکلی (Shaped Memory Polymer) را تولید کرده‌اند که به اختصار SMP نامیده می‌شود. به طور کلی SMP به مواد پلیمری هوشمندی گفته می‌شود که با تحریکات خارجی تغییر شکل می‌دهند. این ماده از پیوند مولکولی پلی کاپرولاکتون ( poly(ε-caprolactone ساخته شده که به عنوان یک ماده‌ی زیستی منعطف در ساخت شماری از کاشت‌های (ایمپلنت) پزشکی کاربرد دارد. این ماده توسط یک پلیمر چسبناک موسوم به پلی دوپامین پوشیده می‌شود.

طرز ساخت پلی کاپرولاکتون

پلی کاپرولاکتون یک پلیمر نیمه بلوری آب‌گریز (هیدروفوب) با فرمول مولکولی C6H10O2)n است. این ماده دارای زیست پذیری بالا، زیست تخریبی پایین و انعطاف پذیری قابل توجهی است.

 SMP در دمای 60 درجه سانتیگراد نرم و اسفنجی می‌شود و می‌توان به راحتی آن را به درون حفره مورد نظر تزریق کرد. زمانی که دمای آن با دمای بدن هم درجه شود، سفت شده و به استحکام مورد نظر دست می‌یابد. اضافه شدن پلی دوپامین به متصل شدن این ماده به استخوان‌های اطراف کمک می‌کند، ضمن آنکه خود پلی دوپامین نیز دارای مواد معدنی است که به صورت طبیعی در بافت استخوانی یافت می‌شوند.

به محض آنکه SMP در محل مورد نظر قرار گرفته و استحکام یافت، ساختار حفره دار آن به سلول‌های استخوانی اطراف اجازه می‌دهد تا به درون آن نفوذ کرده و رشد کنند، روندی که به باور متخصصان، از فواید استفاده از پلی دوپامین است. در عین حال از آنجایی که این ماده زیست سازگار بوده به تدریج و به طور کامل با بافت استخوانی بیمار جایگزین خواهد شد. در نهایت می‌توان گفت این ماده شبیه به همان مواد داربست مانندی است که پیش از این توسط محققان در دانشگاه رایس(Rice) دانشگاه ساوت‌همپتون و انستیتوی فناوری لیزر فرانهوفر(Fraunhofer) توسعه یافته بود.

پلیمر اسفنجی هم اکنون در مرحله‌ی آزمایش بر روی حیوانات قرار دارد و اگر نتایج قابل قبولی به دست آید نوبت به آزمون‌های انسانی خواهد رسید. گرنلان و تیمش نتایج تحقیقات خود را در دویست و چهل و هشتمین  نمایشگاه و گردهمایی ملی شیمیدانان آمریکایی ارائه دادند.