تكنولوجيا النانو لخدمة الطب التعويضى

 

تكنولوجيا النانو لخدمة الطب التعويضى

إن تقدم طرق العلاج الطبية والرعاية الصحية وازدهار صناعة الدواء والعقاقير العلاجية فإن متوسط عمر الإنسان آخذ فى الارتفاع مما يستدعى حتمية ابتكار وتطوير الأعضاء المزروعة فى الجسم البشرى للتغلب على المشاكل المرتبطة بالتقدم فى العمر والخاصة بتدهور أو فشل بعض من أجزاء وأعضاء الجسم البشرى بآداء مهامها البيولوجية وتجد تكنولوجيا النانو

( النانوتكنولوجى ) لنفسها مجالا واسعا فى المجال الطبى الحيوى الهام ( الطب التعويضى ) وإن تطبيقات تكنولوجيا النانو القائمة على إنتاج وتوظيف حبيبات ورقائق المواد النانونية فى مجال تصنيع الأعضاء المنزرعة بالجسم البشرى .

إن تصنيف تطبيقات تكنولوجيا النانو فى الطب الحيوى ل ( 4 أفرع ) رئيسية مهمة تشكل حجر الزاوية فى مجالى الرعاية الصحية وتحسين العلاج وهى :

1 ) تكنولوجيات التشخيص    2 ) الكشف المبكر عن الأورام   3 ) الدواء والعقاقير الطبية

4 ) تصنيع وزراعة الأطراف الصناعية .

إن تطبيقات تكنولوجيا النانو فى تكنولوجيات التشخيص وفى صناعة الدواء ومناقشة التطبيقات النانونية فى مجال صناعة وزراعة الأجهزة التعويضية بجسم الإنسان .

 

ماهية الأعضاء المنزرعة ؟

إن المقصود بالأعضاء المنزرعة الأجهزة أو الأجزاء المصنعة من قبل الإنسان التى يتم زرعها بالجسم البشرى بهدف أن تحل محل البنية البيولوجية الهيكلية المفقودة أو التالفة من الجسم وضمان قيامها بوظائفها الحيوية فالأعضاء المنزرعة قد يتم توظيفها لتحل محل أطراف الجسم المفقودة كالذراع والساق وإحدى العينين أو كلاهما والأسنان فهى تستخدم لأسباب وظيفية حيوية وتجميلية وتتنوع هوية الأعضاء المنزرعة بتنوع استخداماتها فيتم تصنيع وزرع قوقعة الأذن كبديل ميكانيكى بالأذن عند الصم بهدف اكسابهم القدرة على الاستماع وتلقى الموجات الصوتية ويتألف الجهاز الصغير المنزرع بالأذن من ميكروفون معالج للإشارات وجهاز خارجى للإرسال الخارجى والاستقبال .

وزرع الدعامات والمسامير الفلزية بالجزء العظمى للأسنان وتثبيتها بعظام الفك لتكون بمنزلة دعامة للأسنان الصناعية وأجهزة تقويم الأسنان .

وتندرج العدسات اللاصقة وصمامات القلب الصناعية والدعامات والقسطرات تحت ذلك التصنيف

 

المواد الحيوية :

وتعتبر العناصر الفلزية وسبائكها الأكاسيد الفلزية والمواد السيراميكية والكربون والبلمرات والمركبات الكيميائية الطبيعية والمخلقة سواء العضوية أو غير العضوية والمواد المتراكبة أهم المواد الحيوية الرئيسية الداخلة فى صناعة الأعضاء المنزرعة بالجسم البشرى .

وعند اختيار مادة ما كى توظف كمادة بيولوجية لتحل محل الجزء التالف من الجسم البشرى للتأكد من تقبل الجسم البشرى لهذه المادة وهو ما يعرف تكنولوجيا ( التوافق الحيوى ) من دون إبداء مقاومة أو رفض قد ينجم عنها مضاعفات سلبية غير محمودة ومن ثم ينبغى ألا تسبب مادة الجزء المزروع بالجسم أى آثار سلبية كالحساسية والالتهابات أو التسمم .

ويجب أن تتمتع مادة الجزء المنزرع بالجسم بخواص ميكانيكية حيوية فائقة مما يضمن استمراريتها فى أداء دورها الوظيفى بالجسم دون تلف لمدة لا تقل عن ( 15 سنة ) .

 

تكنولوجيا النانو لصناعة الأعضاء المنزرعة :

لقد احتكرت تكنولوجيا النانو تطبيقات متقدمة ومذهلة فى جميع المجالات والتطبيقات المختلفة وتعد تطبيقات تكنولوجيا النانو فى الطب ومجال التكنولوجيا الحيوية أحد أبرز التطبيقات لتكنولوجيا النانو القائمة على توظيف المواد والأجهزة الدقيقة متناهية الصغر فى الأغراض المتنوعة وإن تطوير مخرجات تكنولوجيا النانو ومنتجاتها الرامية لتحسين سبل الرعاية الصحية الأمر الذى ينصب فى خدمة الإنسان والحفاظ على صحته .

وتجىء المواد النانونية على رأس قائمة المواد المتقدمة التى تتمتع بخصال وخواص ميكانيكية فائقة وغير معتادة لتمتعها بمقاييس أبعاد تقل عن ( 100 نانومتر ) فكلما تدنت المادة فى حجمها مما يؤدى لاكتسابها لخواص ميكانيكية فائقة كقدرتها على التحمل ومقاومة أحمال الإجهادات الخارجية بصورة كبيرة وغير معتادة عند مقارنتها بنظيرتها من المواد التقليدية كبيرة الحجم وتنفرد المواد النانونية بمقاومتها للانهيار عن طريق التآكل بالصدأ والاحتكاك فهى من المواد التى يتم ترشيحها لتصنيع أجزاء الأجهزة التعويضية المنزرعة داخل الجسم البشرى وإن المواد التقليدية المستخدمة فى إنتاج وتصنيع الأجهزة المنزرعة كالسبائك الفلزية المصنعة من سبائك التيتانيوم أو الكوبلت المستخدمة فى صناعة المفاصل الصناعية بالفخذين لا يمتد عمرها الافتراضى لأكثر من ( 15 سنة ) حيث تظهر مضاعفات حادة مما يستوجب تدخلا جراحيا عاجلا لتغيير الجزء التالف وإعادة تركيب جزء صناعى جديد .

وقد ساهمت تكنولوجيا النانو فى حل المشكلة حيث يتم طلاء المفاصل الفلزية الصناعية بطبقة رقيقة السمك مؤلفة من مواد نانونية الأبعاد من مادة البوليثيلين تتميز بصلادة عالية ومقاومة فائقة للبرى والتآكل وتلعب الطبقة الرقيقة حيث إنها تزيد من المواءمة البيولوجية ما بين الجسم والجزء المنزرع مما يعنى تقليلا للأعراض الجانبية المترتبة عن زرع الجزء التعويضى بالجسم البشرى وتجىء الطبقات النانونية المستخدمة فى طلاء الأجزاء الفلزية المؤلفة من حبيبات نانونية الأبعاد من مادة الماس ومن مادة هيدروكسيباتيت كأحد أهم الابتكارات التكنولوجية الحديثة .

إن مادة هيدروكسيباتيت مادة طبيعية تحتوى فى مكوناتها على نحو ( 70 % ) من مادة العظام وعلى ( 30 % ) من الألياف الكربونية ( الكولاجين ) فهى تتمتع بمواءمة بيولوجية عالية مع الجسم البشرى .

إن توظيف حبيبات أكسيد التيتانيوم الثنائى نانونية الأبعاد فى طلاء الأجزاء الفلزية المنزرعة بالجسم البشرى بهدف إكسابها خواص ميكانيكية فائقة وزيادة مقاومتها أمام الإجهادات وعوامل التآكل عن طريق البرى والصدأ وتحظى متراكبات البلمرات العضوية الناتجة عن دمج حبيبات نانونية الأبعاد من أكسيد التيتانيوم وأكسيد الألمنيوم معها لتحفيزها على توليد خلايا عظمية جديدة بالجزء التالف أو المفقود وتنميته .

               

تكنولوجيا النانو وزراعة الأعضاء النشطة :

أدخلت تكنولوجيا النانو ( النانوتكنولوجى ) مفهوما جديدا على زراعة الأجهزة بجسم الإنسان من خلال ابتكار ( زراعة الأعضاء النشطة داخل الجسم البشرى ) ويقصد بالأعضاء النشطة الأجهزة التى يتم إدخالها وزراعتها بالجسم والمحتوية على مصدر للطاقة يعمل على تشغيلها وهذه الأجهزة تنقسم لفئتين رئيسيتين :

1 ) فئة الأجهزة المنزرعة لفترات طويلة والهدف منها القيام بدور طويل الأمد كمضخات الأنسولين التى يتم زرعها بجسم الشخص المصاب بداء السكرى بهدف إمداده بجرعات من الانسولين بصفة دورية كما يمكن إمداد الجسم بجرعات عاجلة وقت الضرورة من خلال التحكم فى ضخ الأنسولين عن طريق استخدام حساسات بيولوجية تستشعر انخفاض نسبة الجلوكوز بالدم عن الحد الطبيعى فتقوم بتوجيه إشاراتها لمضخة جهاز الأنسولين لتفريغ ما يحتاجه الجسم البشرى من جرعات عاجلة .