ركبة مطبوعة ثلاثية الأبعاد قد تعيد الغضاريف وتغيّر مسار علاج التهاب المفاصل

تشير التطورات الحديثة في مجال التصنيع الحيوي والطباعة ثلاثية الأبعاد إلى آفاق جديدة لمعالجة التهاب مفصل الركبة، عبر نماذج حيوية تحتوي على خلايا حية ومواد قابلة للتحلل تسعى لتعويض الأنسجة المتضررة وتقليل الاعتماد على المفاصل الصناعية التقليدية.

مفاصل الركبة المطبوعة ثلاثية الأبعاد: خطوة نحو حل مستدام للالتهاب

نماذج واختبارات حديثة

طور باحثون نموذجاً لمفصل ركبة بنظام بيئي حيوي يضم خلايا حية ومواد قابلة للتحلل. اختُبر النموذج على ركبة بشرية مأخوذة من جثة وربط بتجهيزات روبوتية تحاكي الحركة الطبيعية؛ وتمكنت المفصل من الانثناء والاستقامة وتحمل ضغطاً يحاكي الضغط الناتج عن المشي السريع، دون ظهور تشققات خلال الاختبار.

خطوات نحو التطبيق البشري

يخطط الباحثون لبدء الاختبارات الأولية على البشر خلال 18 شهراً إذا سارت الأبحاث وفق الجدول المحدد، مع الإشارة إلى أن التقنية لا تزال تواجه تحديات علمية وعملية وتنظيمية قبل اعتمادها طبياً.

تمويل وبرنامج بحثي

تأتي هذه الجهود في إطار برنامج أميركي باسم «نيترو» أُطلق عام 2024 بتمويل حكومي يمتد نحو خمس سنوات، ويهدف إلى تطوير علاجات طويلة الأمد لالتهاب المفاصل.

لماذا نبحث عن بدائل للمفاصل الصناعية؟

• يعاني ملايين الأميركيين من التهاب المفاصل، خصوصاً الركبة، وفق مراكز مكافحة الأمراض والوقاية منها.
• تآكل الغضاريف يسبب الألم وصعوبة الحركة، وتراجع قدرة الأنسجة على التجدد مع التقدم في العمر.
• المفاصل الصناعية التقليدية عادة ما تدوم من 15 إلى 20 عاماً، ما يفرض جراحات إضافية وتكاليف مستمرة.
• الباحثون يسعون إلى حلول أكثر استدامة وفعالية في المدى الطويل.

إعادة برمجة الخلايا لمواجهة الالتهاب

بالتوازي مع تطوير المفاصل المطبوعة، يعمل باحثون على إعادة برمجة الخلايا وراثياً لتستشعر الالتهاب أو الضغط الميكانيكي داخل الركبة، ثم تحفز إنتاج بروتينات تساعد على الحد من الالتهاب وتخفيف الألم. اختبرت هذه الدوائر الجينية على نماذج حيوانية باستخدام جسيمات نانوية لتوصيلها إلى الخلايا المستهدفة، وأظهرت النتائج تحسناً في حالة الغضاريف وانخفاضاً في الالتهاب خلال أسابيع.

نظام توصيل دواء يحفز تكوين غضروف جديد

• طور فريق بحثي في جامعة كولورادو نظاماً مجهرياً لتوصيل دواء يحفز تكوين خلايا غضروفية جديدة، باستخدام مواد نانوية قابلة للتحلل تبقي الدواء داخل الركبة وتطلقه تدريجياً، ما قد يطيل مفعول الحقنة الواحدة إلى نحو عام.

مادة حيوية سائلة وتحفيز الخلايا الجذعية

يختبر الباحثون مادة حيوية سائلة يمكن حقنها داخل الفجوات الكبيرة في الغضاريف أو العظام، وتساعد بروتينات متخصصة على تحويل الخلايا الجذعية العظمية إلى خلايا غضروفية، ثم التكاثر لتعويض الأنسجة المتضررة.