باحثون في جامعة خليفة يطورون «هياكل تيتانيوم»

طوّر باحثون في جامعة خليفة، نموذجاً لهياكل من مادة «التيتانيوم» للاستخدام في عمليات جراحة العظام، حيث يوفر النموذج المطور مجموعة متنوعة من المزايا في مجال زراعة العظام، تشمل الصلابة ومقاومة التآكل، كما يمكن أن يسهم في تطوير زراعة العظام بهياكل «التيتانيوم» ذات النمط الثلاثي المتكرر بخصائص مختلفة وفقاً للتصاميم، وتم نشر البحث في المجلة الدولية «كومبوزيت ستركتشرز».

وضم الفريق البحثي كلاً من أستاذ الهندسة الميكانيكية، الدكتور وائل زكي، والأستاذ المشارك في الهندسة الميكانيكية الدكتور أنس العزام، وزميلي دكتوراه الدكتور نغوين فان فيت، والدكتور وقاس وحيد.

وقال زكي: «تعتبر المواد المسامية المتدرجة مهمة في تطبيقات زراعة العظام، لأنها تتيح التحكم في تصميم الخصائص الميكانيكية الفعالة، من خلال توفير إمكانية إضافة التدرج الهيكلي في التركيب والمسام والحجم»، مشيراً إلى أنه «يمكن هندسة هذه التدرجات للحد من مساحة الأسطح الداخلية، بهدف تسهيل التصاق الخلايا، والسماح بتدفق السوائل الذي يحقق التوزيع الأفضل للمواد الغذائية، كما يتيح التحكم بهذه التدرجات تصميم هيكل المادة بشكل يطابق صلابة العظام».

وأضاف أن عدم التطابق في الصلابة بين الزراعة والعظام مسألة رئيسة، تتمثل في أثر الحماية من الضغط الناتج في موقع الزرع الذي قد يؤدي إلى حدوث ارتشاف العظام.

وأوضح أن «الباحثين استعانوا بتقنية حوسبية لمحاكاة سلوك الأنظمة المعقدة في ظروف مختلفة، وقاموا بنمذجة هياكل الزرعات في درجات متنوعة، وتقييم توزيع الإجهاد والضغط، حيث لاحظ الباحثون أن الزرعات ذات القشور العظمية والقشور الإسفنجية، حيث أظهرت أداء ميكانيكياً متميزاً مقارنة بغيرها من زرعات (التيتانيوم)».

وذكر أن «التجارب أظهرت أنه يمكن لخلايا العظام أن تملأ التجاويف في الزرعات المسامية، حيث يقوم العظم الناشئ بدعم هيكل التيتانيوم فوق منطقة العظم الإسفنجي، وبالتالي زيادة صلابتها ومقاومة عالية الفعالية للضغط».