غرسات المواد الفوقية الذكية

برنامج بحثي لتطوير غرسات مبتكرة للعمود الفقري مصنوعة من المواد الفوقية الاحتكاكية (meta-tribomaterials) التي تستفيد من الحركات الدقيقة للعمود الفقري لتوليد طاقة كهربائية آمنة بيولوجيًا لمراقبة القوى وتوفير تحفيز علاجي، بما يحسّن في النهاية اندماج العظام ويقلل الألم ويسرّع تعافي المرضى.

غرسات عمود فقري من المواد الفوقية مطبوعة ثلاثية الأبعاد مع أنماط شبكية مدمجة
غرسات عمود فقري من المواد الفوقية مطبوعة ثلاثية الأبعاد مع أنماط شبكية مدمجة

الرسالة

تطوير غرسات مبتكرة للعمود الفقري مصنوعة من المواد الفوقية الاحتكاكية تستفيد من الحركات الدقيقة للعمود الفقري لتوليد طاقة كهربائية آمنة بيولوجيًا لمراقبة القوى وتوفير تحفيز علاجي، بما يحسّن في النهاية اندماج العظام ويقلل الألم ويسرّع تعافي المرضى.

نظرة عامة على البرنامج البحثي

جراحات العمود الفقري إجراءات شائعة، لكنها غالبًا ما تترافق بفترة تعافٍ طويلة ومؤلمة. ورغم التطورات التقنية الأخيرة، لا يزال المرضى يواجهون بشكل متكرر مضاعفات مثل فشل الالتئام والألم الشديد أثناء التعافي. ولمواجهة هذا التحدي، نتعاون مع Amir Alavi, PhD لتطوير غرسات مبتكرة للعمود الفقري مصنوعة من المواد الفوقية الاحتكاكية.

تتمتع هذه الغرسات القابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد بخصائص مصممة حاسوبيًا لا متأصلة، ما يتيح تحكمًا دقيقًا في سلوكها لتحسين الملاءمة لكل مريض. إضافةً إلى ذلك، يمكن للغرسات الاستفادة من الحركات الدقيقة للعمود الفقري لتوليد طاقة كهربائية آمنة بيولوجيًا. ويمكن استخدام هذه الطاقة لمراقبة القوى المؤثرة على العمود الفقري وتوفير تحفيز كهربائي يساعد على تسريع عملية الالتئام وتقليل الألم وتمكين المرضى من العودة إلى أنشطتهم اليومية بسرعة أكبر.

أثر البحث

حقق برنامجنا البحثي لغرسات المواد الفوقية إنجازات مهمة:

  • أكثر من 420 منشورًا خاضعًا لمراجعة الأقران لباحثي SCOLI تدفع بحوث العمود الفقري قدمًا، بما في ذلك العمل على غرسات المواد الفوقية والابتكار في الأجهزة القابلة للزرع
  • أكثر من 600,000 دولار من التمويل البحثي النشط يدعم دراسات تطوير الغرسات الجارية
  • التركيز على الترجمة السريرية لتطوير غرسات قابلة للتطبيق سريريًا تحسّن النتائج الجراحية وتعافي المرضى

الترجمة السريرية

تستكشف بحوثنا كيف يمكن لهذه الغرسات المتقدمة تحسين اندماج العظام ومعالجة التحديات الجراحية الشائعة. ونعمل بشكل وثيق مع الجهات التنظيمية والشركاء السريريين لضمان استيفاء تقنيات الغرسات الحاصدة للطاقة لمعايير السلامة وإظهارها نتائج أفضل للمرضى في التعافي من جراحة العمود الفقري.

مجالات البحث الرئيسية

تصميم المواد الفوقية الاحتكاكية
النمذجة الحاسوبية وتصميم المواد الفوقية الاحتكاكية بخصائص محسّنة لحصاد الطاقة والتطبيقات العلاجية
حصاد الطاقة
تطوير أنظمة تحوّل الحركات الدقيقة للعمود الفقري إلى طاقة كهربائية آمنة بيولوجيًا للمراقبة والتحفيز
مراقبة القوى
أنظمة مراقبة للقوى في الوقت الفعلي تستخدم الطاقة المحصودة لتتبع الأحمال على العمود الفقري وتقدم الالتئام
التحفيز العلاجي
بروتوكولات تحفيز كهربائي خاصة بكل مريض تسرّع الالتئام وتقلل الألم أثناء التعافي
بنية قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد
تقنيات طباعة ثلاثية الأبعاد متقدمة لإنشاء بنى غرسات خاصة بكل مريض مع تحكم دقيق في البنية المجهرية
تعزيز اندماج العظام
تقنيات مصممة لتحسين نتائج اندماج العظام وتقليل المضاعفات أثناء التعافي من جراحة العمود الفقري

المنهجية

يستخدم برنامجنا البحثي تقنيات تصميم حاسوبي متقدمة لهندسة خصائص المواد الفوقية الاحتكاكية بما يحسّن كفاءة حصاد الطاقة والنتائج العلاجية. ونستخدم تحليل العناصر المحدودة المتقدم وخوارزميات التعلم الآلي للتنبؤ بسلوك الغرسة في ظل ظروف التحميل الفسيولوجية وتصميم الأشكال الهندسية المثلى لتوليد الطاقة. وتتيح عملية التصنيع بالطباعة ثلاثية الأبعاد تحكمًا دقيقًا في البنية المجهرية للغرسة وتُمكّن من التخصيص لكل مريض. وتشمل بروتوكولات الاختبار الشاملة التوصيف الميكانيكي الحيوي وتقييم كفاءة حصاد الطاقة ودراسات التوافق الحيوي. ونتعاون مع شركاء سريريين لتقييم سلامة وفعالية بروتوكولات التحفيز الكهربائي في بيئات بحثية محكومة.

استفسارات البحث

للاستفسارات المتعلقة بالتعاون أو الإعلام حول هذا البرنامج، تواصل مع المعهد مباشرةً.

[email protected]