علماء روس يطورون غرسات من سبائك المغنيسيوم تختفي مع التئام العظام

 علماء روس يطورون غرسات من سبائك المغنيسيوم تختفي مع التئام العظام

متابعة / احمد مدنى : شعاع نيوز

طور علماء في جامعة العلوم والتكنولوجيا الوطنية الروسية

 (NUST MISIS) صفائح ودبابيس ومسامير قابلة للتحلل الحيوي مصنوعة من سبائك المغنيسيوم، تعمل هذه الغرسات على تثبيت العظام المتضررة أثناء التئامها، ثم تذوب تدريجيًا ليحل محلها نسيج طبيعي، مما يُغني عن الحاجة إلى عملية جراحية ثانية لإزالة الغرسات المعدنية الدائمة

وقد اجتازت هذه التقنية التجارب السريرية الأولية في جراحة الوجه والفكين، وبدأ أول مصنع روسي لإنتاج هذه الغرسات العمل في عام 2025

لماذا تتطلب الغرسات التقليدية أحيانا عملية جراحية أخرى؟

يستخدم الجراحون عادةً صفائح ومسامير من الفولاذ أو التيتانيوم لتثبيت العظام المكسورة أو التي خضعت لإعادة بناء جراحية في موضعها الصحيح. تتميز هذه المواد بقوتها ومتانتها، ولكنها قد تبقى داخل الجسم لفترة طويلة بعد التئام العظم

في بعض الحالات، يجب إزالة الغرسة الدائمة لاحقًا من خلال عملية جراحية أخرى، مما يُعرّض المريض لتخدير إضافي، وإصابة الأنسجة، وفترة نقاهة أطول، وتكاليف طبية إضافية

تتبع الغرسات القابلة للتحلل الحيوي مبدأً مختلفًا، فهي توفر الدعم الميكانيكي فقط عند الحاجة إليه، ثم تفقد

قوتها تدريجيًا مع قدرة العظم المتعافي على تحمل الحمل بشكل مستقل

لماذا يعد المغنيسيوم مناسبا للغرسات المختفية؟

تعتمد غرسات MISIS على المغنيسيوم عالي النقاء ممزوجًا بكميات مضبوطة بدقة من عناصر متوافقة حيويًا، وخاصة الغاليوم والزنك. هذه العناصر إما موجودة بشكل طبيعي في جسم الإنسان أو يمكن للجسم معالجتها بأمان

يتمتع المغنيسيوم أيضًا بخصائص ميكانيكية أقرب إلى خصائص العظم الطبيعي من الفولاذ والتيتانيوم التقليديين، مما يسمح للباحثين بابتكار أجهزة تثبيت توفر الدعم دون أن تتصرف كجسم غريب صلب للغاية

لكن أهم ما يميزه هو نشاطه الكيميائي؛ فعندما يدخل المغنيسيوم إلى بيئة الجسم الفسيولوجية، يتفاعل تدريجيًا مع الماء والأيونات الذائبة، ويتأكسد، ويتحول إلى شكل أيوني يمكنه الدخول في العمليات الأيضية الطبيعية

يمكن فهم هذه العملية على أنها تآكل مُتحكم به، فبدلًا من أن يبقى الزرعة دون تغيير بشكل دائم، تذوب ببطء في ظل ظروف مُدارة بعناية. مع بدء التآكل، تتشكل طبقة واقية مؤقتة على سطح الزرعة، مما يبطئ عملية الذوبان. وعندما تُمتص هذه الطبقة تدريجيًا، تستمر العملية، مما يسمح للمادة بالاختفاء خطوة بخطوة بدلًا من فقدان قوتها دفعة واحدة

لا يكمن التحدي الأكبر في إذابة المغنيسيوم، بل في التحكم بدقة في سرعة ذوبانه، فإذا اختفت الزرعة مبكرًا جدًا، فقد يفقد العظم المصاب دعمه قبل التئامه، وإذا بقيت لفترة طويلة جدًا، تقل بعض فوائد الجهاز القابل للتحلل الحيوي

ابتكر فريق MISIS عدة أنواع من سبائك المغنيسيوم بمستويات مختلفة من القوة والمرونة وسرعة الامتصاص. صُممت المواد المستخدمة في جراحة الإصابات لتوفير قوة ميكانيكية أكبر، بينما قد تتطلب الزرعات المستخدمة في جراحة الوجه والفكين ذوبانًا أسرع وأكثر تحكمًا

يُجري الباحثون تعديلات على العملية على ثلاثة مستويات رئيسية: تغيير التركيب الكيميائي وتركيز عناصر السبيكة، والتحكم في حجم وترتيب الحبيبات المجهرية للمادة، وتطبيق طبقة سطحية قابلة للتحلل الحيوي تُبطئ التآكل خلال الساعات الأولى بعد الجراحة، حيث يُمكن أن يُسرّع ارتفاع معدل الأيض من ذوبان الزرعة مؤقتًا

عند اختيار هذه المعايير بدقة، تفقد الزرعة قوتها تدريجيًا في نفس الوقت تقريبًا الذي يُصبح فيه العظم المتجدد قويًا بما يكفي لدعم نفسه

الحد من التفاعلات غير المرغوب فيها داخل الجسم

لا تعتمد التوافقية الحيوية على المعدن الأساسي فحسب، بل أيضًا على الشوائب والاختلافات المجهرية داخل السبيكة. قام العلماء بإزالة الإضافات التي يُحتمل أن تكون سامة واستبدلوها بعناصر تُعتبر أقرب فسيولوجيًا إلى جسم الإنسان، كما حسّنوا التحكم في البنية المجهرية للسبيكة، مما قلل من المناطق الكهروكيميائية الموضعية الدقيقة المعروفة باسم الأزواج الجلفانية

يمكن أن تتآكل هذه المناطق المجهرية بسرعة أكبر من المادة المحيطة بها، مما يتسبب في ذوبان غير متساوٍ ويحتمل أن ينتج عنه ردود فعل غير مرغوب فيها في الأنسجة، وتقليل تأثيرها يجعل سلوك الزرعة أكثر ليونة وأكثر قابلية للتنبؤ

التجارب السريرية في جراحة الوجه والفكين

أُجريت التجارب السريرية الأولى في الجامعة الروسية للطب، حيث استُخدمت الغرسات القابلة للتحلل الحيوي في عمليات جراحية للوجه والفكين شملت أكثر من 20 مريضًا

ونجحت هذه الأجهزة في تثبيت المناطق المتضررة وتحللت دون أي مضاعفات مُبلغ عنها، مما يُقدم دليلًا سريريًا مبكرًا على قدرة المادة على أداء الوظيفتين المطلوبتين من هذه التقنية: التثبيت الموثوق أثناء فترة التعافي والاختفاء المُتحكم به بعد ذلك

وتقوم شركة (MISIS) بتطوير هذه التقنية بالتعاون مع شركة (Osteo-Cyber الشريك الصناعي والمقيم في مؤسسة سكولكوفو، وقد أدى هذا التعاون إلى إطلاق أول موقع إنتاج في روسيا للغرسات القابلة للتحلل الحيوي المستخدمة في جراحة العظام والوجه والفكين في عام 2025، وقد اجتاز المشروع لاحقًا فحصًا من قبل هيئة الرقابة الروسية (Roszdravnadzor)

وتخطط الشركة لتصنيع 195 نوعًا من غرسات سبائك المغنيسيوم، بما في ذلك الدبابيس والصفائح والبراغي، وقد أبدى باحثون من الهند وأمريكا اللاتينية والشرق الأوسط اهتمامًا بهذا المشروع

الطباعة ثلاثية الأبعاد تتيح إنتاج غرسات أكثر تخصيصا

يدرس باحثو معهد (MISIS) أيضًا غرسات المغنيسيوم القابلة للتحلل الحيوي، المُنتجة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وهي طريقة قد تدعم في المستقبل أشكالًا أكثر تعقيدًا أو مُصممة خصيصًا لكل مريض. يتمثل أحد التحديات في أن الطباعة قد تُخلّف إجهادات ميكانيكية داخلية وعيوبًا مجهرية، مما قد يُسرّع التآكل ويؤدي إلى ذوبان الغرسة قبل الأوان، وفق ما أوردته بوابة روسيا العلمية

وجد الباحثون أن عملية معالجة حرارية خاصة – تسخين المادة المطبوعة إلى 525 درجة مئوية لمدة أربع ساعات، ثم تلدينها عند 200 درجة مئوية – تُقلل هذه الإجهادات وتُبطئ التآكل بمقدار 1.2 إلى 1.5 مرة تقريبًا، مع جعل البنية الداخلية أكثر تجانسًا وتقليل العيوب المجهرية

.

يعمل الفريق حاليًا على توسيع نطاق هذا المفهوم ليشمل مجالات أخرى غير ترميم العظام، وتطوير غرسات قابلة للتحلل الحيوي لأمراض القلب، مُظهرين كيف يُمكن لمادة كانت تُقدّر في السابق لخفتها أن تُصبح بنية طبية مؤقتة، قوية بما يكفي لدعم الشفاء، ومُصممة لتختفي عند انتهاء وظيفتها