मंडी स्थित भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान (आईआईटी) के शोधकर्ताओं ने 3डी-प्रिंटेड बोन इम्प्लांट्स के लिए एक जैव-प्रेरित सतह कोटिंग विकसित की है जो बैक्टीरिया को यांत्रिक रूप से नष्ट करते हुए इम्प्लांट्स को हड्डी के साथ बेहतर ढंग से एकीकृत करने में मदद करती है। केमिकल इंजीनियरिंग जर्नल में प्रकाशित इस शोध कार्य में, ऑर्थोपेडिक इम्प्लांट्स से जुड़ी दो प्रमुख चुनौतियों – जीवाणु संक्रमण और इम्प्लांट्स तथा आसपास की हड्डी के बीच अपर्याप्त बंधन – के समाधान के लिए प्रकृति से प्रेरित सतह डिजाइन को उन्नत 3डी-प्रिंटिंग तकनीक के साथ जोड़ा गया है।
आघातजन्य चोटों, संक्रमणों या ट्यूमर हटाने के कारण होने वाले बड़े अस्थि दोषों का उपचार करना अभी भी कठिन है। पॉलीलैक्टिक एसिड (पीएलए) से बने 3डी-प्रिंटेड इम्प्लांट को व्यक्तिगत अस्थि दोषों के अनुरूप बनाया जा सकता है, लेकिन इस सामग्री की जल-विरोधी प्रकृति हड्डी के साथ प्रभावी रूप से जुड़ने की इसकी क्षमता को सीमित करती है। साथ ही, जीवाणु आसंजन और उसके बाद बायोफिल्म निर्माण से इम्प्लांट की विफलता हो सकती है और अतिरिक्त सर्जरी की आवश्यकता पड़ सकती है।
डॉ. सुमित मुरब के नेतृत्व में और अंकिता नेगी, आकाश वर्मा, के.एम. मोहम्मद सुफियान और वेदांते मिश्रा सहित शोध दल ने हाइड्रॉक्सीएपेटाइट नामक खनिज का उपयोग करके एक दोहरी परत वाली कोटिंग विकसित की है, जो मानव हड्डी का एक प्रमुख घटक है।
कोटिंग प्रक्रिया में दो चरण शामिल हैं। पहले चरण में, 3डी-प्रिंटेड पीएलए स्केफोल्ड को क्षारीय घोल से उपचारित किया जाता है ताकि इसकी सतह सक्रिय हो जाए और खनिज निक्षेपण के लिए स्थान बन सकें। दूसरे चरण में, स्केफोल्ड को 90°C पर हाइड्रोथर्मल उपचारित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रोक्सीएपेटाइट सुइयों के गुच्छे बनते हैं जो समुद्री अर्चिन की कांटेदार सतह जैसी संरचना में व्यवस्थित होते हैं।
शोधकर्ताओं के अनुसार, ये सूक्ष्म संरचनाएं हड्डियों के अनुकूल खनिज सतह प्रदान करती हैं, साथ ही साथ ऐसी भौतिक विशेषताएं भी बनाती हैं जो बैक्टीरिया को यांत्रिक क्षति पहुँचाने में सक्षम हैं। यह तरीका एंटीबायोटिक्स या पारंपरिक जीवाणुरोधी रसायनों पर निर्भर किए बिना बैक्टीरिया के जमाव को कम कर सकता है।
शोधकर्ताओं का मानना है कि अनुकूलित 3डी प्रिंटिंग और हाइड्रॉक्सीएपेटाइट-आधारित बायोमिमेटिक कोटिंग का संयोजन सुरक्षित और अधिक प्रभावी ऑर्थोपेडिक प्रत्यारोपण की दिशा में एक आशाजनक मार्ग प्रदान कर सकता है। हड्डी के साथ पीएलए स्कैफोल्ड की अनुकूलता में सुधार करके और साथ ही एक ऐसी सतह बनाकर जो यांत्रिक रूप से जीवाणु वृद्धि को रोकती है, यह तकनीक प्रत्यारोपण संबंधी जटिलताओं के दो महत्वपूर्ण कारणों को दूर करने में मदद कर सकती है।
यह अध्ययन प्रकृति में पाई जाने वाली संरचनाओं से प्रेरणा लेकर की जाने वाली बायोमिमिक्री की क्षमता को उजागर करता है, जो अगली पीढ़ी के बायोमेडिकल सामग्रियों के विकास का मार्गदर्शन करने और जटिल हड्डी दोषों के लिए व्यक्तिगत समाधानों को आगे बढ़ाने में सहायक हो सकती है।
