به گزارش روز دوشنبه گروه علمی باخیش خبر از بنیاد ملی علم ایران، این نهاد فراخوان‌هایی را با عنوان برنامه حمایت از پژوهش عمیق شرکت‌های دانش‌بنیان منتشر می‌کند که «همسان‌سازی فرآیند پرینت همزمان با دو روش روبوکستینگ و FDM به‌منظور افزایش خواص مکانیکی و توان بارگیری پروتزهای شخصی‌سازی شده تهیه شده به روش چاپ سه‌بعدی» یکی دیگر از فراخوان‌های این برنامه است و افراد واجد شرایط به مدت یک ماه از تاریخ انتشار فراخوان تا پایان اسفندماه فرصت دارند که طرح پژوهشی خود را از طریق سامانه کایپر برای بنیاد ملی علم ایران ارسال کنند.
در توضیح این فراخوان به ساخت ایمپلنت‌های شخصی‌سازی شده با هندسه خاص بدن بیماران به عنوان یکی از جدیدترین و رو به توسعه‌ترین روش‌های درمان ضایعات استخوانی اشاره شده است.
از جمله روش‌های مورد استفاده در ساخت این ایمپلنت‌ها، چاپ سه بعدی به روش روبوکستینگ است که با وجود برخی مزایا، محصولات تولید شده به این روش استحکام پایین‌تری نسبت به استخوان طبیعی دارند.
این امر باعث محدود شدن دامنه کاربرد چنین محصولاتی به استفاده در جراحی‌های فک و صورت می‌شود. به‌منظور مقابله با این نقص، نیاز به نگاهی متفاوت به فرآیند چاپ این دسته از قطعات مانند تلفیق روبوکستینگ با روشی نظیر FDM وجود دارد که به دلیل محدودیت‌های سخت‌افزاری تا به حال انجام نشده است.
هدف از این پژوهش، توسعه یک میکرواکسترودر با ویژگی‌ها و عملکرد مشخص جهت فراهم کردن امکان چاپ همزمان به دو روش FDM و روبوکستینگ است. انجام این فرآیند بخش مهمی از مسیر خدمت‌رسانی به جامعه سلامت کشور و ایجاد امکان استفاده از نسل دوم این ایمپلنت‌ها به شمار می رود.
پیشنیه مساله پژوهش به این باز می‌گردد که در طول چند دهه گذشته، رشته مهندسی پزشکی مجموعه‌ای از ابزارها را برای توسعه جایگزین‌های عملکردی برای بازسازی صدمات استخوانی غیرقابل جبران فراهم کرده است. بازسازی اتوگرافت یک روش رایج بود که به دلیل برداشت بافت از فرد بیمار بسیار مورد توجه قرار گرفت. با این حال، این روش دارای معایبی مانند حفظ نشدن تقارن در شکل و اندازه در بدن بیمار است.
ایمپلنت‌های غیر زیستی، مانند فلزات، در قرن گذشته برای بازسازی بافت استخوانی محبوبیت یافتند. این مواد در طول دوره‌های طولانی از پرکاربردترین ایمپلنت‌ها بوده‌اند اما متفاوت بودن خواص مکانیکی آن‌ها با بافت بدن منجر به زوال بافت استخوانی مجاور خود می‌شوند. علاوه بر این، ایمپلنت فلزی ممکن است دچار خوردگی شود و واکنش‌های سمی در بدن ایجاد کند.
همچنین یکی از معایب قابل توجه ایمپلنت‌های فلزی، تداخل آن‌ها با تشعشعات تصویربرداری است که ارزیابی روند بهبود را چالش برانگیز می‌کند. از دیگر مواد مورد استفاده در ساخت ایمپلنت‌های پزشکی می‌توان به پلیمرها اشاره کرد که به دلیل انعطاف‌پذیری، زیست‌سازگاری و مقرون‌به‌صرفه بودن توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند.
یکی از روش‌های شکل‌دهی پلیمرها که تحول بزرگی در حوزه پزشکی به‌ویژه در تولید ایمپلنت‌های ارتوپدی ایجاد کرده است، چاپ سه‌بعدی است. این روش امکان تولید ایمپلنت‌های شخصی‌سازی‌شده برای بیماران را فراهم می‌سازد. چندین روش چاپ سه‌بعدی در تولید ایمپلنت‌های ارتوپدی به کار می‌رود که هر کدام دارای نقاط قوت و محدودیت‌های خاص خود هستند. در میان این روش‌ها، مدل‌سازی با رسوب ذوب‌شده (FDM; Fused Deposition Modelling) و روبوکستینگ دو روش برجسته به شمار می‌روند.
روش FDM به‌دلیل سهولت استفاده و توانایی تولید قطعات با استحکام بالا و دقت مناسب، یکی از روش‌های محبوب چاپ سه‌بعدی است (شکل ۱). این روش با ذوب و اکستروژن فیلامنت‌های پلیمری ترموپلاستیک به صورت لایه به لایه برای تولید یک ساختار عمل می‌کند.
با این حال، یکی از محدودیت‌های این روش، نیاز به استفاده از فیلامنت آماده می‌باشد و امکان خوراک‌دهی به دستگاه به صورت پودر یا گرانول وجود ندارد. به‌کارگیری فیلامنت‌های آماده و تفکیک مرحله تولید فیلامنت از مرحله چاپ، علاوه بر افزایش تعداد مراحل تولید، جلوگیری از ورود آلودگی به درون محصول پزشکی نهایی را بسیار دشوار می‌کند. این امر به افزایش تعداد نیروهای مورد نیاز جهت تولید قطعه و هزینه محصول نهایی منجر می‌شود.
از سوی دیگر، روبوکستینگ یک روش اکستروژن مایع است که می‌تواند دقت بالا در ساختارهای متخلخل و زیست‌فعال را ارائه دهد تا ساختارهای متخلخل سه‌بعدی دقیقی ایجاد شوند که به نفوذ سلولی و رشد بافت استخوانی کمک می‌کنند.
استفاده از چاپ سه‌بعدی دو نازله با هر دو روش روبوکستینگ و FDM، امکانات بیش‌تری را در ساخت ایمپلنت‌های چندمنظوره فراهم می‌کند. این قابلیت سبب می‌شود که در یک لایه از ایمپلنت همزمان هر دو خواص زیستی و مکانیکی فراهم شود و می‌تواند مزیت رقابتی مهمی در مقایسه با ایمپلنت‌های سنتی باشد. به این منظور لازم است یک میکرواکسترودر به‌عنوان ماژول جانبی توسعه داده شده و بر روی چاپگر سه‌بعدی فعلی نصب شود. این هدف به دلیل محدودیت‌های سخت‌افزاری مانند محدودیت فضا در چاپگر، محدودیت وزن و بهینه‌سازی طول پیچ تابه‌حال محقق نشده است.
نتیجه نهایی این طرح، توسعه و ساخت یک اکسترودر صنعتی پیشرفته است که با قابلیت نصب بر روی چاپگر سه‌بعدی به‌صورت یک ماژول جانبی، عملکرد مطلوبی در تولید فیلامنت‌های زیست‌سازگار پلیمری و کامپوزیتی در فضای اتاق تمیز ارائه دهد.
نحوه پذیرش طرح به این گونه است که با ترکیب متخصصان تیم پیشنهادی مرتبط و افراد پیشنهادشده، دارای سابقه پژوهشی و فنی در آن موضوع باشند. همچنین زمان‌بندی، هزینه و شرح خدمات، متناسب و مرتبط با پژوهش موردتقاضا باشد.
پژوهشگر اصلی تیم لازم است عضو هیات‌علمی فعال یکی از دانشگاه‌ها و مؤسسات آموزش عالی کشور باشد که پس از دریافت پروپوزال از طریق سامانه، ارزیابی انجام گرفته و در صورت کسب امتیاز بالا، تیم برگزیده جهت مذاکره با بنیاد و شرکت متقاضی دعوت خواهد شد.
پژوهش پیشنهاد شده تا سقف ۸۰ درصد، حداکثر ۲.۵ میلیارد تومان، توسط بنیاد ملی علم ایران حمایت خواهد شد.، بدیهی است که مابقی هزینه‌ها باید توسط شرکت متقاضی ارائه‌دهنده پژوهش تأمین شود.
