أكدت دراسة حديثة من معهد IMDEA Materials أن الهياكل الشبكية الدقيقة من الكربون المطبوعة ثلاثي الأبعاد يمكن أن تكون هياكل دعم قابلة للتعديل في هندسة الأنسجة العظمية. نُشرت النتائج في مجلة Small Structures، مما يوفر حلًا ابتكاريًا في مجال إصلاح العظام.

استخدم فريق البحث PEGDA للطباعة ثلاثية الأبعاد، ثم حوّله إلى هيكل دعم من الكربون المحلل حراريًا (PyC) عبر عملية تحلل حراري عالي الحرارة. قال الدكتور منصور إسلام، قائد المشروع: "هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تقييم شامل خارج الجسم لهياكل دعم PyC المطبوعة ثلاثي الأبعاد. نجحنا في تحقيق هيكل قائم على الكربون يوجه سلوك الخلايا دون الحاجة إلى إضافات نشطة بيولوجيًا."

يتمتع الهيكل الشبكي الدقيق من الكربون بثلاث مزايا رئيسية: أولاً، يمكن التحكم بدقة في الخصائص الميكانيكية والسطحية للهيكل من خلال ضبط درجة حرارة التحلل الحراري بين 500 درجة مئوية و900 درجة مئوية؛ ثانيًا، يحافظ على سلامة الهيكل رغم انكماش بنسبة 80%، مما يحقق دقة طباعة أعلى؛ ثالثًا، تتطابق خصائصه الميكانيكية مع العظم الطبيعي، مع توافق حيوي جيد.

أظهرت البيانات التجريبية أن الهياكل المعالجة بدرجات حرارة أقل تحتوي على مجموعات أكسجين أكثر، مما يعزز تكاثر الخلايا؛ بينما تظهر الهياكل المعالجة بدرجات حرارة أعلى قوة ميكانيكية وتوصيلية أفضل. أشار الدكتور إسلام: "توفر هذه الخاصية القابلة للبرمجة خيارات مرنة للعلاج السريري، وتمثل اختراقًا هامًا في تطبيقات المواد الكربونية في الطب التجديدي."

مقارنة بهياكل الدعم البوليمرية أو السيراميكية التقليدية، يجمع الهيكل الشبكي الدقيق PyC بين القابلية للمعالجة والوظيفية، ويتمتع بتوافق أفضل مع مراقبة MRI مقارنة بالزرعات المعدنية. تفتح هذه الدراسة آفاقًا جديدة لتطوير حلول إصلاح عظمية شخصية.