جرت في  يوم الخميس المصا دف 7/11 /2019  في قاعة المناقشات في البناية  ( C ) في تمام الساعة التاسعة صباحا في قسم هندسة المواد , الجامعة التكنولوجية   تمت مناقشة طالبة الدراسات العليا الدكتوراه سالي عبد الحسين كاظم عن رسالتها الموسومة

" تصنيع سقالة متراكبة بوليمرية مسامية ثلاثية الابعاد لهندسة النسيج العظمي"

من السادة المدرجة اسمائهم ادناه

الخلاصة

تبقى عيوب العظام وأمراض العظام المرتبطة بها تشكل تحديًا كبيرًا في جراحة العظام. لحل هذه المشكلة، تعد هندسة الأنسجة إحدى طرق تعزيز تجديد العظام. السقالة هي واحدة من المكونات الرئيسية لهندسة الأنسجة. تهدف هذه الدراسة إلى تصنيع متراكبات نانوية حيوية جديدة تعتمد على مزيج البوليمرات كسقالة بديلة بيولوجية.  لذلك، تم تصميم السقالة من متراكب هجين حيوي مسامي ثلاثي الأبعاد يحاكي بنية ووظيفة المطرق الخارجي الخلوي للنسيج الأصلي.

في هذا العمل ، أجريت محاولات لتطوير وتصنيع مجموعتين من الخلطات البوليميرية كنظام بيولوجي من خلال استخدام تقنية التحضير اليدوي. تتكون المجموعة الأولى من المزيج البوليميري من (الإسمنت العظمي  ⸓X: بولي ميثيل ميثا اكريلات((PMMA)  بنسب مئوية وزنية محددة ) ٠.٠ ‘ ٥ ‘ ١۰‘ ١٥‘٢٠⸓).  في حين أن عينات المجموعة الثانية، تم تحضيرها من نفس المواد ولكن في وضع عكسي.

تمت دراسة الخواص الميكانيكية ، مثل (الشد و الانحناء و الصدمة و الصلادة و البلى). تم دراسة البنية المجهرية ، حجم المسام ، وتم تحليل الترابط عن طريق مسح المجهر الإلكتروني(SEM) . التحليل الفيزيائي بواسطة تحليل طيف الأشعة تحت الحمراء (FTIR) والمسح التفاضلي المسعر (DSC) ، بالإضافة إلى دراسة امتصاص الماء والمسامية المفتوحة لجميع العينات المحضرة.
وفقًا لنتائج الاختبارات الميكانيكية والفيزيائية ، تم اختيار عينة واحدة وهي (الإسمنت العظمي: ١٥٪ بولي ميثيل ميثا اكريلات ((PMMA) كعينة مثالية ، والتي تم استخدامها كمادة أساس لتحضير مركبات نانوية حيوي مقواة بمساحيق نانوية مختلفة وهي الزركونيا (ZrO₂) ، أوكسيد المغنيسيوم (MgO) مع نسب مئوية محددة للوزن )٠.٠ ‘  ٥.٠ ‘ ۱‘ ٥.۱ ‘ ٢⸓( وهيدروكسي اباتيت بنسب مئوية وزنية محددة ) ٠.٠ ‘ ٥ ‘ ١۰‘ ١٥‘٢٠⸓). علاوة على ذلك ، فإن أفضل عينة من المتراكبات الحيوية النانوية التي لها خواص ميكانيكية أعلى هي            )( الاسمنت العظمي: ١٥⸓ بولي ميثيل ميثا اكريلايت): ٥.١ ⸓ زركونيا) تم اختيارها لإعداد المركبات الهجينة المقواة بألياف السلفادور بيرسيكا (ألياف السواك).
أظهرت النتائج أن إضافة ٥.۰٪ بالوزن من ألياف السلفادور بيرسيكا تنتج خاصية ميكانيكية أعلى. في النشاط البيولوجي في المختبر ضد نوعين من البكتيريا إيجابية الجرام وضد نوعين آخرين من البكتيريا سالبة الجرام أوضحت النتائج أنه لا يوجد تأثير بيولوجي على جميع العينات المختبرة.

المسامية هي قضية مهمة في البنية المورفولوجيا للسقالة. تم تحفيزها بواسطة طريقة صب المذيبات (عن طريق الخلط مع مكون فوار وهو بيكربونات الصوديوم (NaHCO₃) وحمض الستريك (C₆H₈O₇) بنسبة وزنية (١:١)). تم استخدام المتراكبات الهجينة هي ((الاسمنت العظمي: ١٥⸓ بولي ميثيل ميثا اكريلايت): ٥.١ ⸓ زركونيا : X ٪ ألياف سلفادور بيرسيكا) لإنتاج هيكل مسامي لسقالة العظام.

انخفضت مقاومة البلى بشكل واضح مع إضافة ألياف السلفادور بيرسيكا إلى المركبات النشطة بيولوجيًا المسامية الهجينة، في حين زاد امتصاص الماء والمسامية المفتوحة بزيادة مركب محتوى ألياف السلفادور.
بناءً على نتائج الاختبارات الميكانيكية والفيزيائية، تم اختيار العينة المثلى من المتراكبات النشطة بيولوجيًا المسامية الهجينة من أجل تصميم سقالة عظمية ثلاثية الأبعاد تتكون من قشرة هيكلية ذات أبعاد (طولها ۸ ملم وقطرها الخارجي ۷ ملم مع قطر داخلي ٦.٢ ملم  .(

يُظهر اختبار SEM تشكل هيكلي مسامي متجانس، مع حجم المسام في حدود ٢۰۰ مايكرومتر - ٥۰۰ مايكرومتر. في الوقت نفسه تتخللها مسام صغيرة في حدود ٢۰ مايكرومتر - ١۰۰مايكرومتر، وكذلك ، هناك حوالي ٣٨٪ من هذه المسام تشكل الترابط الداخلي الذي يحدث من خلال ثقب كبير. هذا المقياس المتعدد الذي يلبي حجم المسام مطلوب لتعزيز تجديد أنسجة العظام.
نتائج اختبار FTIR ، لم تظهر أي قمة جديدة، أو تحول في مواقع الذروة. يشير اختبار DSC إلى وجود تغيير إيجابي في قيم درجة حرارة الانتقال الزجاجي (Tg) وجميع العينات لها بنية أحادية الطور.

تم تقدير التفاعل بين النسيج العظمي والسقالات العظام المصنعة في الجسم الحي من أجل تقييم تجديد العظام. الدراسة في الجسم الحي ، تم استخدامه عشرة أرانب وتنقسم إلى مجموعتين متساويتين (مجموعة التحكم والمعالجة). في مجموعة التحكم ، تشمل مرحلتين، المرحلة الأولى، خلل عظمي مستحث جراحياً عن طريق إزالة بطول (۸ ملم) من كل سمك النسيج العظمي وفي المرحلة الثانية، تم استبدال العيب بالسقالة العظمية المصنعة والتثبيت بواسطة التدبيس داخل النخاع.  بينما، في المجموعة المعالجة ، كما هو الحال في مجموعة التحكم ، ولكن بحقن نخاع العظام التلقائي (١ سم مكعب) في التجويف وحول السقالة.
بعد ٢ و ٤ و ٦ أسابيع تم التقاط الصور الشعاعية بعد اجراء العملية لكلا المجموعتين. كما تم الفحص الهستوباثولوجي بعد ٦ أسابيع من اجراء العملية لكلا المجموعتين.

يُظهر الفحص الشعاعي وجود تفاعل حول السمحاق في منطقة الجزء القريب والبعيدة من عيب العظم مع تكوين الكالس الذي يربط نهايات عيب العظم في نهاية ٤ أسابيع بعد العملية الجراحية في المجموعة التحكم والمعالجة على التوالي. من ناحية أخرى، تزامنت النتائج النسيجية مع نتائج التصوير الشعاعي، حيث تشكل النسيج الضام الليفي والغضروف والأنسجة العظمية (العظام المنسوجة والعظام التربيقية والعظام المدمجة) أكثر تقدماً في المجموعة المعالجة مقارنة بمجموعة التحكم.
من المتوقع أن تكون سقالة العظام المصنعة في هذا العمل من (مواد بوليميرية متراكبة هجينة مسامية) مرشحًا جيدًا لهندسة الأنسجة العظمية.

وقد تم تقويم الاطروحة علمياً من قبل أ.م.د. كاظم كامل رسن/ الجامعة المستنصرية/ كلية الهندسة/ قسم هندسة المواد، ولغوياً من قبل أ.م.د. سمير علي أمين/ الجامعة التكنولوجية / قسم الهندسة الميكانيكية.وقد أجريت المناقشة في أجواء علمية وتم منح الطالبة  شهادة الدكتوراه  بتقدير (مستوفي) بعد إكمال جميع التعديلات التي وضعت من قبل المناقشين