محققین در ام آی تی (انستیتوی تکنولوژی ماساچوست) MIT  روشی را بوجود آوردند که به توسط آن میتوان ابتدا یک طرح سه بعدی را بر روی کامپیوتر پدید آورده و سپس به توسط چاپگرهای سه بعدی آن را در عالم واقعیت از جنس ماده ای شبیه به استخوان ساخت. به این ترتیب با استفاده از پلیمرهای مخصوصی که میتوانند ماده ای شبیه به استخوان را تشکیل دهند میتوان پترن و شکل هندسی سه بعدی استخوان را تقلید کرد. محققین در این راه پا را حتی فراتر نهاده و طرح های هندسی سه بعدی را ابداع کرده اند که در طبیعت وجود ندارند ولی خواص بیومکانیک آنها میتواند از استخوان طبیعی هم بهتر باشد.

استخوان یک ماده کمپوزیت است یعنی از کنار هم قرار گرفتن دو نوع ماده تشکیل شده است. یکی از آنها فیبرهای پروتئینی است که قابلیت انعطاف زیادی دارند و در مقابل کشش مقاومند و دیگری ماده معدنی هیدروکسی آپاتیت است که که قابلیت انعطاف کمی داشته ولی در عوض سخت و محکم است. قرار گرفتن این دو ماده بصورت درهم تنیده موجب تشکیل شدن یک ماده کمپوزیت بنام استخوان میشود که هم در مقابل کشش و هم در مقابل فشار مقاوم است. فایبرگلاس و بتون مسلح نمونه های مصنوعی از کمپوزیت ها هستند که در صنعت به وفور بکار میروند.

شکل فضایی که دو ماده تشکیل دهنده کمپوزیت در کنار هم قرار میگیرند در استحکام ماده نهایی موثر است. محققین سعی میکنند تا با استفاده از پرینترهای سه بعدی دو ماده تشکیل دهنده کمپوزیت را به نحوی در کنار هم قرار دهند که حداکثر مقاومت را داشته باشند. همانطور که گفته شد فعلا سعی بر این است تا با تقلید از شکل سه بعدی میکروسکوپی که درون استخوان وجود دارد ماده ای درست کننده که مقاومت آن شبیه به استخوان بالا باشد ولی احتمالا میتوان با طراحی های متفاوت قدرت و مقاومت این کمپوزیت ها را باز هم بالاتر برد.
محققین ماده بوجود آمده را بصورت مجازی در کامپیوتر تحت استرس قرار میدهند تا رفتار آنها را در مقابل فشارهای وارده و شکل شکستگی های بوجود آمده را بررسی کنند. سپس ماده پرینت شده حقیقی را هم تحت استرس قرار داده و نتیجه مطالعات مجازی و حقیقی را با یکدیگر مقایسه میکنند. آنها امیدوارند تا با مهندسی میکروسکوپی در شکل فضایی کمپوزیت ها بتوانند آنها را از استخوان طبیعی به مراتب قویتر و محکم تر کنند.

منبع : کلینیک ارتوپد ایران