التطبيقات السريرية للتنتالوم المسامي

وقد برز التنتالوم المسامي كمادة خارقة في الهندسة الطبية الحيوية نظرًا لتوافقه الحيوي الممتاز ومقاومته للتآكل وخصائصه التي تتطابق مع ميكانيكا العظام الطبيعية. وقد تم تصنيعه في البداية لأغراض جراحة العظام، وامتدت استخداماته في الوقت الحاضر لتشمل طب الأسنان وأجهزة القلب والأوعية الدموية والطب التجديدي التجريبي. دعونا نلقي نظرة على تطبيقاته التجريبية والسريرية.

[1]

لماذا التنتالوم المسامي؟

التنتالوم معدن حراري له العديد من المزايا عند استخدامه كمادة حيوية. كما أن التنتالوم المسامي مرغوب فيه بشكل خاص من أجل التكامل العظمي بالإضافة إلى الاستقرار البيولوجي طويل الأمد.

يُصنع التنتالوم المسامي عن طريق ترسيب التنتالوم على سقالة، مما يخلق بنية متجانسة ومترابطة للغاية ومثالية للغرسات الطبية. وتتميز رغوة التنتالوم، التي يتم إنتاجها عن طريق التلبيد أو بطرق التلبيد أو الحامل الفضائي، ببنية مسامية أقل انتظاماً وتستخدم عادةً في التطبيقات الهيكلية أو التجريبية حيث تكون الدقة الأقل مقبولة.

ويمتلك التنتالوم المسامي العديد من الخصائص المهمة المناسبة تماماً للتطبيقات الطبية الحيوية.

• مسامية عالية، تصل إلى 80%، لنمو الأنسجة والأوعية الدموية.
• معامل المرونة الخاص به مشابه تمامًا للعظام الإسفنجية، مما يقلل من حجب الإجهاد ويشجع على انتقال الحمل الطبيعي.
• كما يتميز التنتالوم المسامي أيضاً بمقاومة فائقة للتآكل، ويظل مستقراً وخاملاً في ظل الظروف الفسيولوجية.
• كما أن معامل احتكاكه العالي يجعله يتمتع بأقصى قدر من الثبات الميكانيكي الأولي عند الزرع.

كل هذه الخصائص تجعل التنتالوم المسامي مناسباً بشكل خاص للاستخدام في الغرسات الحاملة وكذلك سقالات هندسة الأنسجة.

اقرأ المزيد: التنتالوم: الخصائص والتطبيقات

[2]

1. غرسات تقويم العظام

يُستخدم التنتالوم المسامي على نطاق واسع في الجراحة التقويمية لتقويم العظام، خاصةً في المرضى الذين يعانون من فقدان شديد في العظام أو ضعف جودة العظام.

--تقويم مفاصل الورك والركبة باستخدام التنتالوم المسامي

لقد كان التنتالوم المسامي مادة فعالة في جراحات تقويم مفاصل الورك والركبة التي تتطلب الكثير من المتطلبات. ويُعد الثبات الميكانيكي مع إمكانية نمو العظام العالية مفيدًا على وجه التحديد في عمليات تقويم مفصل الورك المراجعة (THA) وت قويم مفصل الركبة بالكامل.

في عمليات تقويم مفاصل الورك المراجعة، يتم استخدام حشوات التنتالوم المسامية وكؤوس التجویف الحقي بشكل متزايد لإدارة فقدان العظام الواسع والعيوب المعقدة في التجویف الحقي. تتميز هذه الغرسات بسطح مسامي للغاية يتيح نمو العظام بسرعة، وبسبب معامل الاحتكاك العالي الذي تتميز به، فإنها تتيح تثبيتًا أوليًا قويًا.

تحققت ورقة بحثية سريرية بارزة أعدها ويدن وشميدت (2008) من نجاة 98% من الأشخاص الذين خضعوا لأكواب مسامية مسامية للتجويف الحقي في مراجعة THA بعد خمس سنوات. استعرضت الورقة البحثية 43 عملية مراجعة صعبة للتجويف الحقي، بما في ذلك 33 حالة من النوع 3A من بابروسكي و10 حالات من النوع 3B مع فقدان شديد في عظام المضيف وانقطاع في الحوض. استُخدمت حشوات التنتالوم المعيارية لتكملة غلاف التجویف الحقي في 26 منها. في متوسط المتابعة التي استمرت 2.8 سنة، ظل 42 من أصل 43 مكونًا مستقرًا وكان هناك فشل وحيد بسبب الارتخاء الإنتاني. [3]

في تقويم المفاصل الكلي للركبة، يشيع استخدام مخاريط التنتالوم المسامية في علاج عيوب العظام الكبيرة في العظام الميتافيزيقية حيث توفر تثبيتًا بيولوجيًا وميكانيكيًا. تسمح المخاريط باستعادة مخزون العظام وأساس متين لتثبيت الغرسة في حالة فقدان العظام على نطاق واسع.

--أقفاص دمج العمود الفقري

لقد أظهر التنتالوم إمكانات هائلة في جراحة دمج الفقرات، خاصةً كأقفاص بينية في عملية دمج الفقرات القطنية بين الفقرات (TLIF). صُممت أقفاص التنتالوم لتحسين ثبات العمود الفقري وتعزيز تكامل العظام مع تقليل مخاطر هبوط الغرسة من خلال التوافق الميكانيكي مع العظام المجاورة.

من الناحية السريرية، أثبتت أقفاص التنتالوم أن الاندماج العظمي لأقفاص التنتالوم أفضل من المواد التقليدية مثل البولي إيثيريكتون (PEEK). تم تقييم نتائج التقييم بأثر رجعي لـ 40 مريضًا خضعوا لعملية دمج الأقفاص المعدنية مع أقفاص التنتالوم بما في ذلك تخفيف الأعراض والعودة إلى الأنشطة والاتحاد الإشعاعي للاندماج. في حين أظهرت كلتا المجموعتين، القفص المعدني والقفص المصنوع من البولي إيثيلين كيتون، تحسنًا مماثلًا في الوظيفة، كانت هناك اختلافات ملحوظة في استجابة العظام ونتائج الاندماج. [4]

بعد عام واحد من المتابعة، حدث انحلال العظم في 50% من حالات القفص المعدني في القفص المعدني مقارنة ب 10% فقط في القفص المعدني. بالإضافة إلى ذلك، أظهر 40% من حالات القفص المعدني التحامًا، وهو ما يفوق بكثير نسبة 15% من حالات الأقفاص المعدنية التي شوهدت مع الأقفاص المصنوعة من نظرة خاطفة. تشير هذه النتائج إلى طبيعة التنتالوم الحافزة للعظم، إلى جانب التوافق الحيوي والكفاءة الميكانيكية العالية.

2. غرسات الأسنان

يتم استغلال التوافق الحيوي والقدرة على الاندماج العظمي للتنتالوم في زراعة الأسنان للمرضى الذين يعانون من ضعف جودة العظام أو الذين سبق لهم زراعة أسنان فاشلة. ويرتبط استخدامه بتقليل وقت الشفاء وزيادة التثبيت على المدى الطويل مقارنة بزراعات التيتانيوم القياسية.

فحصت دراسة ما قبل السريرية أداء غرسات الأسنان المصنوعة من معدن التنتالوم التربيقي (TM) مقابل غرسات التيتانيوم التقليدية ذات الفتحة اللولبية (TSV)، باستخدام نموذج لقمة فخذ أرنب. في هذه الدراسة، تم إدخال 20 غرسة (10 غرسات من معدن التنتالوم التربيقي و10 غرسات من معدن التيتانيوم اللولبي) بشكل عشوائي في 10 أرانب بيضاء من نيوزيلندا. بعد مرحلة الشفاء التي استمرت 8 أسابيع، تم تقييم الغرسات باستخدام التصوير المقطعي المحوسب الدقيق (micro-CT) وعلم الأنسجة وقياس الأنسجة. [5]

أظهرت النتائج أن نتائج الغرسات TM أفضل بكثير من الغرسات TSV من حيث التلامس بين العظم والغرسة (BIC) وحجم العظم (BV) في المنطقة محل الاهتمام. سجلت غرسات TM نسبة تلامس عظمي للعظم بنسبة 57.9% ± 6.5، مقارنة ب 47.6% ± 8 لزرعات TSV. وبالمثل، بلغت نسبة حجم العظم البقعي 57% ± 7.3 لغرسات TM و46.4% ± 7.4 لغرسات TSV. كما أكد تقييم التصوير المقطعي المحوسب الدقيق النتائج، حيث بلغت نسبة حجم العظم 89.1% ± 8.7 في مجموعة الزرعات TM مقارنة ب 79.1% ± 8.6 في مجموعة الزرعات TSV.

3. ترميم القحف والوجه والفكين

يتم استخدام صفائح وش بكة التنتالوم المسامية في عمليات إعادة بناء الوجه المعقدة، مع كل من التوافق الجمالي والثبات الميكانيكي. تسمح بنية المسام المفتوحة بتكامل الأنسجة الرخوة وتقلل من خطر الإصابة بالعدوى.

يوفر التنتالوم قدرة معززة لتوليد العظام مقارنةً بالمواد التقليدية مثل Ti6Al4V، وبالتالي فهو مفيد بشكل خاص لتحفيز إعادة نمو العظام في المناطق المعقدة من الفك والوجه.

ولمعالجة الطبيعة الشخصية للغاية لعيوب التنسج العظمي المستقيم، تم استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج غرسات التنتالوم المسامية الخاصة بالمريض. في إحدى الدراسات الحديثة، تم فحص سقالات التنتالوم المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد مع تعديلات سطحية نانوية طبوغرافية محضرة بواسطة المعالجة الحرارية المائية. وتم الإبلاغ عن أن هندسة السطح هذه تعزز النشاط الحيوي للسقالة من خلال دعم التصاق بانيات العظم وتحفيز التمايز العظمي للخلايا الجذعية لنخاع العظم (BMSCs). [6]

الخلاصة

كان للتنتالوم المسامي تأثير واسع النطاق على ممارسة الطب وجراحة العظام وزراعة الأسنان على وجه الخصوص. ومع إحراز المزيد من التقدم في المعالجة والتخصيص، من المتوقع أن يظل التنتالوم المسامي حجر الزاوية في المواد الحيوية القابلة للزراعة في المستقبل. لمزيد من منتجات التنتالوم والدعم التقني، يرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).

المرجع:

[1] Mohandas, Gokhuldass & Oskolkov, Nikita & Mcmahon, Michael & Walczak, Piotr & Janowski, Miroslaw. (2014). جسيمات التنتالوم المسامية وأكسيد التنتالوم النانوية للطب التجديدي. Acta neurobiologiae experimentalis. 74. 188-96. 10.55782/ane-2014-1984.

[2] Wang X، Zhou K، Li Y، Xie H، Wang B. إعداد وتعديل والتطبيق السريري لسقالات التنتالوم المسامية. Front Bioeng Biotechnol. 2023 أبريل 4 ؛ 11:1127939. doi: 10.3389/fbioe.2023.1127939. pmid: 37082213؛ pmcid: pmc1011010962.

[3] ستيفن هـ. ويدن، روبرت هـ. شميت، استخدام غرسات التنتالوم المعدنية المسامية لعيوب بابروسكي 3أ و3ب، مجلة تقويم المفاصل، المجلد 22، العدد 6، الملحق، 2007، الصفحات 151-155، ISSN 0883-5403.

[4] Cuzzocrea F, Ivone A, Jannelli E, Fioruzzi A, Ferranti E, Vanelli R, Benazzo F. PEEK مقابل الأقفاص المعدنية في الاندماج الخلفي بين الجسم القطني الخلفي: دراسة مقارنة سريرية وإشعاعية. Musculoskelet Surg. 2019 ديسمبر؛ 103(3):237-241. doi: 10.1007/s12306-018-0580-6. Epub 2018 ديسمبر 10. PMID: 30536223.

[5] Al Deeb M, Aldosari AA, Anil S. Anil S. Osseointegration of Tantalum Trabecular Metal in Titanium Dental Implants: دراسة نسيجية ودراسة التصوير المقطعي المحوسب الدقيق. J Funct Biomater. 2023 يوليو 6؛ 14(7):355. doi: 10.3390/jfb14070355. pmid: 37504850؛ pmcid: pmc10382015.

[6] Zhang C, Zhou Z, Liu N, Chen J, Wu J, Zhang Y, Zhang K, Zhang S. Osteogenic تمايز عظمي للتنتالوم المسامي المطبوع ثلاثي الأبعاد مع تعديل طبوغرافي نانوي لإصلاح عيوب العظام القحفية الوجهية. Front Bioeng Biotechnol. 2023 أغسطس 21؛ 11:1258030. doi: 10.3389/fbioe.2023.1258030. pmid: 37671184؛ pmcid: pmc10475942.