โรคกระดูก ด้วยการเพิ่มจำนวนของอุปกรณ์ระเบิดแสวงเครื่อง IED ซึ่งใช้โดยกลุ่มผู้ก่อความไม่สงบในอิรักและอัฟกานิสถาน ทหารจำนวนมากกำลังกลับบ้านด้วยบาดแผลฉกรรจ์ ความก้าวหน้าทางการแพทย์ในสนามรบ ก็หมายความว่าทหารที่อาจเสียชีวิตในการสู้รบในยุคอื่นจะมีชีวิตอยู่ได้ แพทย์กำลังหันมาใช้เทคนิคและอุปกรณ์ทางการแพทย์รุ่นใหม่ ซึ่งรวมถึงขาเทียมขั้นสูง เพื่อช่วยให้ทหารพักฟื้นและรักษาความสามารถในการเคลื่อนไหว
ส่วนสำคัญของศาสตร์นี้ คือการปลูกถ่ายกระดูกโดยใช้กระดูกจากแหล่งอื่น เพื่อเติมเต็มช่องว่างที่กระดูกได้รับความเสียหาย ถูกทำลาย หรือถูกเอาออก บางครั้งการปลูกถ่ายกระดูกอาจหมายถึง ความแตกต่างระหว่างการตัดแขนขา และการรักษาแขนขา การปลูกถ่ายกระดูกไม่ได้มีไว้ สำหรับการบาดเจ็บในสนามรบเท่านั้น แต่เป็นขั้นตอนที่สำคัญอย่างยิ่งที่ใช้ในการรักษาสภาวะและอาการบาดเจ็บต่างๆ รวมถึงอุบัติเหตุร้ายแรง กระดูกหัก ความพิการแต่กำเนิด
ความผิดปกติของ โรคกระดูก เสื่อม การสูญเสียมวลกระดูกเนื่องจากการเอาเนื้องอกออก หรือการทำฟันอย่างเข้มข้น การผ่าตัด ปัจจุบันการปลูกถ่ายกระดูกสามารถทำได้ด้วยกระดูกชิ้นเล็กๆ ไม่ว่าจะจากส่วนอื่นของร่างกายผู้ป่วย หรือจากซากศพ หรือใช้ชิ้นส่วนโลหะ อย่างไรก็ตาม แต่ละวิธีมีข้อเสีย การนำกระดูกออกจากส่วนอื่นของร่างกายผู้ป่วย จำเป็นต้องมีแผลเพิ่มเติม ซึ่งหมายถึงความเจ็บปวด และเวลาพักฟื้นที่มากขึ้น
นอกจากนี้ยังมีโอกาสเกิดภาวะแทรกซ้อน เช่น การติดเชื้อหรือกระดูกอ่อนแรง โดยทั่วไปแล้วกระดูกจากซากศพถือว่า มีประสิทธิภาพน้อยกว่า เนื่องจากกระดูกไม่พัฒนาเช่นเดียวกับกระดูกธรรมชาติ และต้องมีการเปลี่ยนเม็ดมีดโลหะ เมื่อเวลาผ่านไป เข้าสู่กระดูกเทียมแนวคิดที่มีศักยภาพมหาศาล แต่ก็เต็มไปด้วยความยากลำบากจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ กระดูกที่ทำจากวัสดุชีวภาพมักบอบบาง เกินกว่าจะรับน้ำหนักได้
โดยที่กระดูกเทียมที่ทำจากเซรามิก มีข้อจำกัดในการใช้งาน และควรใช้ร่วมกับการปลูกถ่ายกระดูก แต่วิธีการใหม่ที่แยบยลอาจนำเสนอความเป็นไปได้ใหม่ๆ สำหรับการปลูกถ่ายกระดูกและกระดูกเทียม และที่น่าประหลาดใจคือใช้ประโยชน์จากสิ่งที่หลายคนมีในบ้าน นั่นก็คือเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ต แน่นอนว่านี่ไม่ใช่เครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ตทั่วไป มันถูกดัดแปลงอย่างมากและค่อนข้างใหญ่ขึ้นเล็กน้อย แต่เทคโนโลยีนี้ค่อนข้างคล้ายกับเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ตทั่วไป
กระบวนการนี้อาจปฏิวัติการผ่าตัดปลูกถ่ายกระดูกได้ นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแมคกิล ในเมืองมอนทรีออล ประเทศแคนาดา กำลังใช้เครื่องพิมพ์เพื่อสร้างกระดูกจำลอง ที่เสียหายโดยพิมพ์กระดูกใหม่ทีละชั้น ในการทำกระดูกเทียม ศาสตราจารย์เจค บาร์ราเล็ต จากมหาวิทยาลัยแมคกิลอธิบายกระบวนการให้เดลี่เมล์ฟังว่า กระดาษในเครื่องพิมพ์ของเรามีลักษณะเป็นผงแป้งบางๆ คล้ายซีเมนต์อิงค์เจ็ตพ่นซีเมนต์ด้วยกรด ซึ่งทำปฏิกิริยากับมันและแข็งตัว
โดยที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับ 1 ชั้น จากนั้นชั้นใหม่ของแป้งสดจะถูกพ่นด้านบน และสร้างชั้นขึ้นเป็นรูปร่างที่เราต้องการ กระบวนการทั้งหมดใช้เวลาเพียง 10 นาที ในการพิมพ์กราฟต์ส่วนใหญ่ สิ่งที่ทำให้วิธีนี้แตกต่างจากการปลูกถ่ายอวัยวะและการใส่วัสดุเทียมประเภทอื่นๆ ก็คือสารประกอบในเครื่องพิมพ์มีโครงสร้างแบบเดียวกับที่พบในกระดูกมนุษย์ การปลูกถ่ายยังสามารถละลาย เข้าไปในร่างกายมนุษย์ได้ในที่สุด ปล่อยให้กระดูกตามธรรมชาติเข้ามาแทนที่
การออกแบบที่ซับซ้อนของเครื่องพิมพ์หมายความว่า สามารถทิ้งรูในการต่อกิ่งเพื่อกระตุ้นเนื้อเยื่อของร่างกาย ในการเจริญเติบโตและฟื้นฟูบริเวณดังกล่าว ความสามารถนี้ช่วยให้การปลูกถ่ายอวัยวะเฉพาะเจาะจง สำหรับบริเวณที่บอบบางหรือกระดูกเติบโตในลักษณะเฉพาะที่ส่งผล ต่อการซ่อมแซมเนื้อเยื่อ ซึ่งยังมีประโยชน์ในการผ่าตัดเสริมสร้างที่แพทย์ พยายามให้บริเวณนั้นสามารถรักษาและคงไว้ ซึ่งบางส่วนได้รูปร่าง
ศาสตราจารย์บาร์ราเล็ตกล่าวว่า การปลูกถ่ายกระดูกด้วยอิงค์เจ็ตนั้นยังอีกยาวไกล ที่จะนำมาใช้ในโรงพยาบาล แต่โครงการนี้ดูเหมือนจะมีศักยภาพมาก ทีมงานของศาสตราจารย์บาร์ราเล็ต ไม่ได้เป็นเพียงกลุ่มเดียวที่ใช้เทคโนโลยีอิงค์เจ็ต เพื่อพัฒนาเทคนิคการปลูกถ่ายกระดูกแบบใหม่ บริษัทที่ชื่อว่าแอดวานซ์เซรามิกส์รีเสิร์ช ในเมืองทูซอน รัฐแอริโซนา ได้พัฒนาเทคโนโลยีที่เรียกว่า กระดูกพลาสติก มีความแข็งแรงมากพอที่จะทำหน้าที่เป็นกราฟต์
แต่ยังมีรูพรุนเพื่อกระตุ้นให้กระดูกงอกใหม่ และช่วยให้เลือดไหลเวียนผ่านกระดูกได้ เช่นเดียวกับกระดูกที่ผลิตด้วยเครื่องอิงค์เจ็ต กระดูกพลาสติกทำจากพลาสติกที่เป็นมิตร กับสิ่งแวดล้อมด้วยการเคลือบเซรามิก และกระดูกตามธรรมชาติจะเริ่มยึดติดกับกระดูกพลาสติก หลังจากผ่านไปประมาณ 8 สัปดาห์ ในที่สุดกระดูกเทียม ก็จะสลายเข้าสู่ร่างกายโดยไม่เป็นอันตราย เพื่อสร้างกระดูกพลาสติก ACR ออกแบบกระดูกเหล่านี้ในคอมพิวเตอร์
แล้วผลิตกระดูกเหล่านั้น ผ่านการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วจะสร้างชั้นต่อชั้น คล้ายกับเทคโนโลยีอิงค์เจ็ต และช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถควบคุมระยะเวลา ที่กระดูกยังคงอยู่ในร่างกายก่อนที่จะละลายโดยการเปลี่ยนแปลงความพรุน และความหนาของการเคลือบเซรามิก เช่นเดียวกับเทคโนโลยีที่กำลังพัฒนาที่มหาวิทยาลัยแมคกิลล์ กระดูกพลาสติกจะถูกนำไปใช้แทนการปลูกถ่ายกระดูกตามธรรมชาติขนาดเล็กเป็นครั้งแรก
จะต้องใช้เวลาหลายปีกว่าที่กระดูกทั้งหมด จะถูกแทนที่ด้วยกระบวนการนี้ที่ผลิตด้วยอิงค์เจ็ตและการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว เป็นส่วนหนึ่งของความพยายามที่กว้างขึ้น ในการใช้เทคโนโลยีเหล่านี้เพื่อสร้างรากฟันเทียมที่ออกแบบเองอย่างแม่นยำ สำหรับการใช้งานทางการแพทย์ นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ในสหราชอาณาจักร กำลังทำงานเกี่ยวกับเทคนิคพิมพ์ผิวหนังเทียม
ซึ่งอาจปฏิวัติกระบวนการ ปลูกถ่ายผิวหนังในทำนองเดียวกัน เทคโนโลยีดังกล่าวอาจพร้อม สำหรับการทดลองทางคลินิกในอีกห้าปี หมึกชีวภาพมีอยู่ในรูปของโปรตีน หรือเซลล์แต่ละเซลล์ที่จัดเรียงเป็นรูปแบบ โดยหมึกเหล่านี้สามารถดัดแปลงเพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2549 นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน ประกาศว่าได้ใช้เครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ตที่ออกแบบเอง เพื่อพัฒนาเซลล์กระดูกและกล้ามเนื้อจากสเต็มเซลล์ของหนู
สเต็มเซลล์ทำให้นักวิทยาศาสตร์รู้สึกตื่นเต้นเป็นพิเศษ เนื่องจากสเต็มเซลล์มีความสามารถ ในการเติบโตเป็นเซลล์ชนิดใดก็ได้ แม้ว่าสเต็มเซลล์ยังคงเป็นหัวข้อที่ถกเถียงกันอยู่ หากต้องการเรียนรู้เกี่ยวกับข้อโต้แย้ง เกี่ยวกับสเต็มเซลล์ โดยที่ทีมงานของคาร์เนกี้เมลลอนใช้โกรทแฟคเตอร์ โซลูชั่นที่สั่งสเต็มเซลล์ให้เติบโต เป็นเซลล์ชนิดใดชนิดหนึ่ง ร่วมกับสเต็มเซลล์ของหนูที่โตเต็มวัย และวัสดุที่จับกับโกรทแฟคเตอร์ จากการวิจัยอย่างต่อเนื่อง
การรวมสเต็มเซลล์เข้ากับหมึกชีวภาพ อาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ไม่เพียงสร้างกระดูก ตามธรรมชาติที่พิมพ์ แต่ยังรวมถึงเส้นเอ็น หลอดเลือด และเนื้อเยื่อที่จำเป็นอื่นๆ นับจากนี้เหยื่ออุบัติเหตุทางรถยนต์หรือคุณย่าที่ป่วยด้วยโรคข้อเข่าเสื่อม อาจได้รับกระดูกที่พิมพ์เองตามธรรมชาติ แทนที่จะต้องเผชิญกับการตัดแขนขา การปลูกถ่ายที่เจ็บปวด หรือการใส่โลหะ ในความเป็นจริง นักวิทยาศาสตร์ฝันว่าสักวันหนึ่งพวกเขาจะสามารถพิมพ์กระดูก เนื้อเยื่อ หรือแม้แต่อวัยวะทั้งหมดได้ ทำให้การสูญเสียแขนขา การเคลื่อนไหว หรืออวัยวะสำคัญกลายเป็นอดีตไปแล้ว
นานาสาระ >> กระดูกสันหลัง การรักษาอาการปวดหลังและคอด้วยการดึง กระดูกสันหลัง