عندما يبحث المستخدم عن «ابعاد»، فإنه قد يقصد القياسات الهندسية التقليدية، لكن السياق العلمي الحالي يشير إلى بعد جديد تماماً في الطب التجديدي، حيث يطور باحثون في جامعة كولومبيا الأميركية مفصل ركبة بديل بتقنية ثلاثية الأبعاد. هذا الابتكار ليس مجرد نموذج نظري، بل هو هيكل حيوي مصنوع من مواد قابلة للتحلل الحيوي ومزود بخلايا حية، بهدف حل تدريجي محل الأنسجة المتضررة دون ترك معادن أو مكونات صناعية داخل الركبة. يأتي هذا البحث ضمن جهود أوسع لمعالجة التهاب المفاصل، الذي يعاني منه ما لا يقل عن 33 مليون أميركي، حيث يتسبب تآكل الغضاريف في الألم وصعوبة الحركة، خاصة مع تراجع قدرة الغضاريف على التجدد بسبب محدودية الخلايا مع التقدم في العمر.

تفاصيل الاختبارات الروبوتية ونتائجها

للتحقق من فعالية هذا المفصل البديل، اختبر الفريق نموذجاً متصلاً بركبة بشرية مأخوذة من جثة. تم ربط الركبة بأجهزة روبوتية مصممة خصيصاً لمحاكاة الحركة الطبيعية للجسم. أظهرت النتائج نجاح النموذج في أداء حركات الانثناء والاستقامة، كما نجح في تحمل ضغط يشبه المشي السريع. ولم تظهر أي تشققات أو أعطال أثناء هذه الاختبارات الروبوتية المكثفة، مما يعطي مؤشراً إيجابياً حول متانة المادة وقدرتها على محاكاة الوظيفة البيولوجية الأصلية. يعد هذا المشروع جزءاً من برنامج أميركي يسمى "نيترو"، الذي بدأ في عام 2024 بتمويل حكومي يمتد لنحو 5 سنوات. يستهدف البرنامج تطوير علاجات طويلة الأمد لالتهاب المفاصل، والشرط الأساسي فيه هو ضمان عدم بقاء أي مكونات صناعية أو معادن داخل الجسم بعد تحلل المادة الداعمة. وعلى الرغم من النجاح الأولي، فإن هناك عقبات علمية وعملية وتنظيمية تواجه المفصل قبل الاعتماد الطبي الكامل، وقد حدد الباحثون موعداً لبدء الاختبارات الأولية على البشر خلال 18 شهراً، شريطة أن تواكب الأبحاث الخطة الموضوعة وتسير وفق المسار المتوقع.

بدائل علاجية أخرى وتقنيات نانوية

إلى جانب تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، تعمل فرق بحثية أخرى على حلول مبتكرة لالتهاب المفاصل. ففي جامعة واشنطن بسانت لويس، يعمل الباحثون على إعادة برمجة الخلايا وراثياً بحيث تستشعر الالتهاب أو الضغط الميكانيكي داخل الركبة، وتحفز إنتاج بروتينات مضادة للالتهاب لتخفيف الألم. تم اختبار هذه الدوائر الجينية في ركب فئران مصابة بالتهاب المفاصل، حيث غلفت الخلايا بجسيمات نانوية لمساعدتها على الوصول للخلايا المستهدفة بدقة. أظهرت النتائج تحسناً للغضاريف وانخفاضا للالتهاب خلال أسابيع قليلة. من جهة أخرى، طور فريق في جامعة كولورادو نظاماً مجهرياً لتوصيل الدواء يحفز تكوين خلايا غضروفية جديدة بواسطة مواد نانوية قابلة للتحلل. يعمل هذا النظام على إبقاء الدواء داخل الركبة وإطلاقه تدريجياً، مما قد يمدد تأثير الحقنة الواحدة إلى عام كامل. يختبر الفريق حالياً مادة حيوية سائلة تحقن داخل فجوات الغضاريف أو العظام، حيث تساعد البروتينات المتخصصة على تحفيز الخلايا الجذعية العظمية. تتحول هذه الخلايا الجذعية إلى خلايا غضروفية ثم تتكاثر لتحل محل الأنسجة المتضررة، مما يوفر أملاً جديداً للحالات الشديدة التي تكون فيها الجراحات والحقن الحالية مكلفة أو محدودة الفاعلية، علماً بأن المفاصل الصناعية الحالية تدوم عادة بين 15 و20 عاماً فقط. وفي سياق متصل بالتكنولوجيا الحيوية والتعليم، ابتكر علماء روس أطلساً ثلاثي الأبعاد للخلايا لسد ثغرة الرسوم المدرسية التقليدية. يسمح هذا الأطلس بتدوير نموذج الخلية وتكبيره واستخراج العضيات الفردية، ويتضمن قسم رسوما متحركة لتضاعف الحمض النووي والانقسام الخلوي، مما يعزز الفهم البصري للعمليات البيولوجية المعقدة.