میکروربات هایی که استخوان شکسته را ترمیم می‌کنند

به گزارش نیواطلس، درمان شکستگی‌های پیچیده استخوان ممکن است دشوار باشد. گاهی اوقات نیاز به برداشتن استخوان آسیب‌دیده و جایگزینی آن با استخوان قسمت دیگری از بدن احساس می‌شود. به لطف یک ماده آزمایشی جدید، ریزربات‌های استخوان‌ساز ممکن است روزی نیاز به ارائه جایگزین را کاهش دهند.

این فناوری توسط دانشمندان "دانشگاه لینشوپینگ"(Linköping University) در سوئد و "دانشگاه اوکایاما"(Okayama University) در ژاپن توسعه یافته است. در ساخت این ریزربات‌ها، از بافت "ملاج" یا "فونتانل"(Fontanelle) الهام گرفته شده است که اجازه می‌دهد جمجمه نوزادان هنگام عبور از کانال زایمان، نرم و انعطاف پذیر باشد اما طی مدت کوتاهی پس از آن سفت می‌شود و به صورت استخوان درمی‌آید.

ماده‌ای که در حال حاضر ابداع شده، به شکل یک نوار نازک از جنس هیدروژل آلژینات به دست آمده از جلبک است. یک طرف ژل، با یک پلیمر الکترواکتیو موسوم به "پلی‌پیرول"(PPy) پوشیده شده و طرف دیگر آن حاوی مولکول‌های زیستی است که به عنوان "نانوقطعات غشای پلاسمایی"(PMNFs) مشتق‌ شده از سلول شناخته می‌شوند.

هنگامی که یک جریان الکتریکی با ولتاژ پایین به ماده اعمال می‌شود، پلی‌پیرول با افزایش حجم پاسخ می‌دهد. از آنجا که پلیمر فقط در یک طرف نوار قرار دارد، این پاسخ باعث می‌شود که نوار به یک طرف خم شود. با برش الگوهای مختلف در مواد، می‌توان نوار را خم کرد و به شکل‌های مختلفی مانند نیم‌دایره یا چوب‌پنبه‌ بازکن درآورد.

از آنجا که نانوقطعات غشای پلاسمایی از سلول‌های دخیل در فرآیند رشد استخوان به دست می‌آیند، وقتی در بدن انسان قرار می‌گیرند، به طور طبیعی معدنی می‌شوند و مانند استخوان سخت می‌شوند.

این امید وجود دارد که روزی بتوان میکروربات‌های کوچک ساخته‌شده از این ماده را به شکستگی‌های پیچیده استخوان تزریق کرد و سپس با اعمال جریان الکتریکی، کمبود استخوان را پر کرد. میکرو ربات‌های تزریق‌ شده سپس سفت می‌شوند و به شکل استخوان محکم در می‌آیند.

دانشمندان در بررسی‌های آزمایشگاهی، با موفقیت توانستند نوارهایی از این مواد را در محیط کشت سلولی که از نظر شیمیایی مشابه بدن انسان بود، دور استخوان مرغ بپیچند. این نوارها متعاقباً به استخوان مصنوعی تبدیل شدند که با استخوان مرغ ترکیب شد.

این پژوهش، در مجله "Advanced Materials" به چاپ رسید.