חוקרים מפתחים שיטות בהן נעשה שימוש בלייזר לשם הייצור של תומכני-עורקים ושתלים רפואיים מאריכי-חיים, תוך הפקה מהירה וזולה יותר מהשיטות הקיימות היום
דר. משה נחמני
חוקרים מפתחים שיטות בהן נעשה שימוש בלייזר לשם הייצור של תומכני-עורקים ושתלים רפואיים מאריכי-חיים, תוך הפקה מהירה וזולה יותר מהשיטות הקיימות היום.
שיטות חדישות תצטרכנה לתת מענה לשוק העולמי העצום של מפרקי ירך וברך מלאכותיים, אומר Yung Shin, פרופסור להנדסה מכאנית.
הצפי לאוכלוסיית העולם שצעירה מארבעים שנים ואשר תזדקק לשתלי ירכיים הינו ארבעים מיליון בשנת 2010 וכפול מכך עד שנת 2030. יחד עם הצורך בתגבור קצב הייצור של שתלים אלו, לנוכח הביקוש הצפוי, החוקר מציין כי יעד נוסף הינו לייצר שתלים שיאריכו ימים יותר מאשר אלו הקיימים היום.
בארה”ב, יש לנו כמאתיים אלפי החלפות מפרקי ירך בשנה,” הוא מציין. “הם מחזיקים מעמד בממוצע כעשר שנים, עד להחלפתם. כלומר, אם הושתל מפרק ירך לאדם בגיל ארבעים, הוא יאלץ לעבור שלוש או אפילו ארבע החלפות כאלה בימי חייו.”
אחת מהשיטות של החוקרים פועלת באמצעות השקעת שכבות של תערובת אבקתית של מתכת וחומרים קראמיים, התכת האבקה באמצעות לייזר ומיד לאחר מכן, הקשחה של כל אחת מהשכבות ליצירת החלקים המתאימים. מאחר והשיטה מאפשרת להכין חלקים כל פעם משכבה יחידה, היא מושלמת עבור הציפוי של שתלים מטיטאניום בחומרים קראמיים המחקים יפה את התכונות של עצם טבעית, מסביר החוקר.
“טיטאניום ומתכות אחרות אינן שוות בחוזקן ובאופיין לעצמות הטבעיות שלנו, כך שיש צורך לצפות אותן בחומר נוסף לשם השגת יתר חוזק,” אומר החוקר. “אולם, אם אתה מספיח חומר קראמי על מתכת, אינך מעוניין בחוסר אחידות של הציפוי, דבר הגורם להבדלים בהתרחבות התרמית ובהרכב הכימי שלהם – שני גורמים המובילים לסדקים בשתל. “אחת מהדרכים להימנע מכך הינה לשנות את ההרכב באופן מדורג, כך שלא יהיו גבולות חדים בין האזורים השונים.” גישת הציפוי המדורגת הזו של החוקרים מכונה “ציפוי מדרוני תפקודי.”
חוקרים משתמשים בתהליכי הציפוי בלייזר בכדי ליצור תבנית נקבובית מבוססת-טיטאניום וכן מעטה חיצוני של סידן זרחתי (calcium phosphate), שתוכננו להגביר את חוזק העצם יחסית לשתלים קיימים. תהליכי הציפוי בלייזר מאפשרים לחוקרים להכין חלקים בעלי צורות מורכבות ומסובכות יותר, שיתאימו בדיוק לכל מטופל ומטופל באופן פרטני.
“היום ניתן פשוט לשלוח סריקות של הדמיה רפואית למעבדה, שם תהליך הציפוי בלייזר יכין את הרכיב המדויק המופיע בצילומי הסריקה,” מסביר החוקר. “במקום להכין את השתל תוך שלושים יום, כפי שקורה היום בשל הצורך בהכנה מקדימה של תבנית, אנו מסוגלים לייצרו בשלושה ימים בלבד. “בכך אתה מפחית הן את עלויות הייצור והן את הזמן הנדרש.”
בתהליך נוצר קשר חזק בין חומר הציפוי לבין שכבת הטיטאניום, הפלדה או הכרום. ניסיונות הוכיחו כי הקשר היה חזק יותר פי שבעה מהתקנים המסחריים הנדרשים. בנוסף, החוקרים השתמשו בהדמיות מחשב בכדי לתכנן, לבחון ולשפר את התהליכים שלהם.
עדיין דרוש מחקר נוסף בכדי להפוך את השיטה למסחרית. החוקרים מתכוונים לבחון גם חומרים בעלי “זיכרון-צורה” ובעלי יכולת לתיקון עצמי הדומים לעצם עבור שתלים מאריכי חיים.
החוקרים מפתחים גם שיטה המשתמשת בלייזר בעל פעימות קצרות ביותר ליצירת תומכני עורקים, שהם פיגומים מתכתיים המוחדרים לעורקים לשם השארתם פתוחים, לאחר ניתוחים המטפלים בחסימות או היצרות כלי-דם. מאחר והפעימות של אלומת הלייזר קצרים ביותר בזמן, השיטה אינה גורמת לנזקי-חום לפלדת האל-חלד או לטיטאניום המרכיבים את התומכנים. שיטה זו מאפשרת לתומכנים להתרחב בדיוק רב לאחר החדרתם לכלי-הדם.
