วัสดุที่ใช้ในการทดแทนกระดูกอ่อนที่นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยดุ๊ก (Duke University) ได้สร้างขึ้นจากการพิมพ์สามมิติ ใช้สำหรับการทดแทนชิ้นส่วนของหัวเข่าที่ต้องการรูปร่างที่แตกต่างกันไปตามลักษณ์ทางกายวิภาคของผู้ป่วยแต่ละราย โดยหัวเข่าของมนุษย์มาพร้อมกับคู่ของตัวรับแรง (Absorber) ที่เรียกว่า “menisci” ตั้งอยู่ระหว่างต้นขากับกระดูกหน้าแข้ง รองรับทุกย่างก้าวของร่างกาย ซึ่งอายุการใช้งานของมันจะลดลงเมื่อได้รับความเสียหาย จากการฉีกขาดเมื่อเกิดการก้าวขาพลาดจากการเล่นฟุตบอลหรือเทนนิส ทำให้บริเวณ Menisci ได้รับความเสียหาย เพิ่มความเสี่ยงที่จะเกิดโรคข้ออักเสบที่มากขึ้นทำให้ผู้ป่วยเจ็บ วัสดุไฮโดรเจล (Hydrogel) ที่พัฒนาขึ้น มีสมบัติที่ตรงกับกระดูกอ่อนของมนุษย์ในด้านความแข็งแรงและความยืดหยุ่น รวมถึงสามารถขึ้นรูปได้ด้วยการพิมพ์สามมิติ (3D Printing) โดยยังคงเสถียรในร่างกาย ในวัยผู้ใหญ่ meniscus มีความสามารถในการรักษาตัวเองได้จำกัด ศัลยแพทย์สามารถซ่อมแซมส่วนที่ชำรุดได้ แต่บ่อยครั้งต้องถอดออกบางส่วนหรือทั้งหมด สมบัติความแข็งแรงและความยืดหยุ่นของกระดูกใหม่อาจมีสมบัติไม่เหมือนเดิม และไม่สามารถเข้ากันได้ทางชีวภาพ ซึ่งหมายความว่าเซลล์ไม่สามารถเจริญเติบโตเพื่อกระตุ้นการรักษาได้ แต่วัสดุไฮโดรเจลสามารถทำได้ ด้วยความสามารถในการเข้ากันได้ทางชีวภาพและมีโครงสร้างโมเลกุลที่คล้ายกันกับกระดูกอ่อน การทดลองเริ่มจากการผสมไฮโดรเจน 2 ชนิดที่แตกต่างกันคือ ชนิดแรกมีความแข็งแกร่งและแข็งแรง (Stiffer and Stronger) กับชนิดที่สองมีความนุ่มและยืดได้ (Softer and Stretchier) ได้ไฮโดรเจลเครือข่ายแบบคู่ (Double-network hydrogel) เครือข่ายทั้งสองถูกทอเข้าด้วยกันทำให้ทั้งวัสดุที่ได้แข็งแรงมาก นอกจากนี้ยังมีการผสมอนุภาคนาโนเคลย์ (Nanoparticle clay)เพื่อให้สามารถขึ้นรูปด้วยการพิมพ์สามมิติได้ง่ายขึ้น โดยไฮโดรเจลที่เติมนาโนเคลย์จะไหลเหมือนน้ำเมื่ออยู่ภายใต้ความเค้นแรงเฉือนเช่น เมื่อพ่นผ่านหัวพิมพ์ แต่ทันทีที่ความเครียดหมดไปไฮโดรเจลจะแข็งตัวได้รูปทรงตามที่พิมพ์
ที่มา : Materials Today [https://www.materialstoday.com/additive-manufacturing/news/printed-hydrogel-material-can-fix-wornout-knees/]
ขอบคุณข้อมูลจาก : Duke University
