لخّصلي

تأثير متغيرات الوسط الحيوي والشكل الهندسي في معدل تحلل مادة PLA المستخدمة في الشبكات الوعائية
المقدمة:
وفقاً لمنظمة الصحة العالمية World Health Organization (WHO)، فإن أمراض القلب والأوعية الدموية من بين الأسباب الأكثر شيوعاً للوفاة في جميع أنحاء العالم.من بين جميع مشاكل القلب والأوعية الدموية، فإن مرض الشريان التاجي (CAD) هو الأكثر شيوعاً، يتسبب مرض الشريان التاجي Coronary artery disease (CAD) في وفاة ما يقرب من 610.000 شخص سنوياً (ما يقدر بنحو حالة وفاة واحدة من كل أربع حالات) وهو السبب الرئيسي للوفاة في الولايات المتحدة. وهو ثالث أكبر سبب للوفاة في جميع أنحاء العالم.ويُسمى أيضاً مرض القلب الإقفاري أو مرض القلب التاجي. ويعتمد علاج هذه الأمراض بشكل متزايد على استخدام الدعامات القلبية الوعائية، التي تهدف إلى فتح الشرايين المسدودة واستعادة تدفق الدم بشكل طبيعي. ومع التطور التكنولوجي في مجال المواد الحيوية، أصبح حمض بولي لاكتيك (PLA) من المواد البوليمرية الواعدة في تصنيع الدعامات الحيوية نظراً لخصائصه الفريدة مثل التوافق الحيوي وقابليته للتحلل داخل الجسم الحي.ظهرت أول محاولة إيجابية لعلاج تصلب الشرايين مع رأب الوعاء بالبالون، وهو إجراء طفيف التوغل وبأقل التكاليف. داخل الشريان الضيق، ونفخ البالون لإعادة فتح الشريان واستعادة تدفق الدم .ومنذ تطوير واستخدام الدعامة الأولى في عام 1986، نمت القيمة العالمية لسوق الدعامات إلى حوالي 7 مليارات دولار أمريكي، ومن المتوقع أن تنمو بأكثر من 5٪ سنوياً.تم تطوير عدة أجيال من الدعامات بشكل مستمر لتحسين نتائج المرضى والحد من الآثار الجانبية بعد زرع الدعامة. تعد الدعامات من الأدوات الرئيسية المنقذة للحياة، .[4]
ويعتمد عمل كل دعامة على تصميمها. وهذا يساعد في الحفاظ على مسارات الشرايين في جسم الإنسان مفتوحة في جميع أنحاء الجسم.يُعتبر إدخال الدعامات القابلة للتحلل البيولوجي تقدماً كبيراً في مجال طب القلب التداخلي. وتتكون هذه الدعامات من مواد توفر مساعدة مؤقتة، وبعد عملية إعادة التشكيل، وفي هذا الصدد، هناك اهتمام متزايد بالبوليمرات القابلة للتحلل الحيوي والمواد المتوافقة حيوياً والمصنوعة من المعدن. وحقن السوائل،من بين هذه، تم استخدام (PLLA) في أول BVS معتمد من قبل وكالة الأدوية الأوروبية ويسود باعتباره البوليمر المتوافق حيويا الأكثر تمثيلاً والمستخدم في الدعامات القابلة للتحلل الحيوي الجديدة، يعد (PLA) أيضًا أحد هذه البوليمرات القابلة للتحلل الحيوي التي تمتلك خصائص تقنية وميكانيكية جيدة، والتي يمكن استخدامها في مخاليط البوليمر أو بشكل فردي لتصنيع الدعامات من الجيل التالي.تشمل البوليمرات المختلفة التي يمكن إعادة امتصاصها في الجسم خلال بضعة أشهر من الدعامة حمض البولي جليكوليك (PGA)، والفيبرين، وبولي بوتيلين تيريفثالات، وأكسيد البولي إيثيلين. .[16]
وعلى سبيل المثال، الدعامات ذات الشكل الأسطواني مناسبة للأوعية الدموية المستقيمة، بينما الدعامات ذات الشكل المخروطي مناسبة للأوعية الدموية المنحنية، .[15]
يجب أن يكون الشكل الهندسي للدعامة متوافقاً مع الشكل الهندسي للوعاء الدموي المتضرر، وذلك لتجنب حدوث مضاعفات مثل الانسداد أو التمزق أو تكون خثرات دموية طويلة الأمد على سطح الدعامة الوعائية.3 مواد الدعامات الوعائية:
والمتانة، والبوليمرات، والبوليمرات الحيوية القابلة للتحلل البيولوجي. ويجب أن تكون المواد المستخدمة في تصنيع الدعامات متوافقة حيوياً مع أنسجة الجسم، وذلك لتجنب حدوث ردود فعل تحسسية أو رفض مناعي من قبل الجسم الحي .وتتنوع المواد المستخدمة في تصنيع الدعامات الوعائية، ولكل مادة خصائصها ومزاياها التي تجعلها مناسبة لاستخدامات محددة فالمواد المستخدمة في الدعامات التي تستخدم لتثبيت الأوعية الدموية تختلف عن المواد المستخدمة في الدعامات التي تستخدم لمنع النزيف، كما إن بعض الدعامات مصممة لتبقى في الجسم بشكل دائم، بينما البعض الآخر مصممة للتحلل الحيوي بعد فترة زمنية معينة.وتتنوع المواد المستخدمة في تصنيع الدعامات الوعائية،• البوليمرات (Polymers):
تتميز البوليمرات بأنها مواد عضوية خفيفة الوزن ومرنة، ويمكن تصميمها وطباعتها لتتحلل بمرور الوقت. وتتميز بأنها أقل إثارة للاستجابة المناعية، ويمكن أن تكون مغطاة بالأدوية، ولكن قد تكون أقل قوة ومتانة من المعادن، وأشهر البوليمرات المستخدمة في المجال الطبي هو بولي حمض اللاكتيك (PLA).1- حمض البولي لاكتيك (PLA) وتطبيقاته الطبيّة.PLA definition:
حمض بولي اللاكتيك أو المعروف اختصاراً باسم PLA، هو بوليمير أليفاتي يحتوي على روابط استر (-COO-) بالإضافة إلى الروابط الكربونية الأحادية. وهو بوليمير قابل للتحلل البيولوجي اكتسب شعبية كبديل للمواد البلاستيكية التقليدية.في عام 1970 تمت الموافقة على منتجات PLA من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) للاتصال المباشر بالسوائل البيولوجية. برزت مادة PLA باعتبارها مادة بوليمرية مهمة للتطبيقات الطبية الحيوية نظراً لخصائصها المميزة مثل التوافق البيولوجي، .[22]
وهندسة الأنسجة، وأنظمة توصيل الأدوية،وفقاً لمعدل الاستهلاك في عام 2010، يعتبر PLA ثاني أهم مادة بلاستيكية حيوية في العالم.تتم عملية إنتاج حمض اللاكتيك إما عن طريق التفاعلات الكيميائية أو عن طريق طرق التخمير الميكروبي بمساعدة الكائنات الحية الدقيقة، وبالتالي فإن PLA عبارة عن بوليمير غير سام صديق للبيئة مع الميزات التي تسمح باستخدامها ضمن جسم الإنسان وعلى حيوانات التجارب.Distinctive Properties of PLA
تملك مادة PLA خصائص ممتازة، بما في ذلك توافقه الحيوي، وقابلية تحلله في الأوساط الحية والمرونة، مما يجعله مناسباً لتطبيقات الطبيّة مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، يتميز PLA باللدونة الحرارية، مما يسمح له بالخضوع للتشوه القابل للعكس تحت درجات الحرارة.وتتميز مادة PLA والمواد البوليمرية المركبة الخاصة بها بالعديد من خصائص المميزة والتي أهمها:
 قابلية التحلل البيولوجي في الأوساط الحيوية. توافق بيولوجي جيد مع الأنسجة الحية. قدرة المعالجة جيدة وطباعته وقابلية تشكيله. غير سام وصديق للبيئة مما يجعله مناسباً للتطبيقات الطبية الحيوية وتم اعتماده البوليمرات صناعية قابلة للتحلل معتمدة من إدارة الغذاء والدواء(FDA).تزيد طبيعته الكارهة للماء من أهميته الحيوية، فيذوب PLA تماماً في الكلوروفورم ويذوب جزئياً في رباعي هيدرو الفوران ولا يذوب في الماء أو الكحول . مما يوفر سلامة هيكلية لاستخدامات متنوعة.الخاصية الميكانيكية الواحدة PLA PLLA PDLLA
درجة الانصهار C 150-162 170-200 غير متبلور
درجة الانتقال الزجاجية C 45-60 55-65 50-60
14 1-3.0 2.80-2.36
تُعرّف الخصائص الميكانيكية للمادة بأنها السلوك الذي تظهره المادة تحت تأثير القوى والضغط، بما في ذلك المرونة، واللدونة الحرارية، مما يسمح له بالخضوع للتشوه القابل للعكس تحت درجات الحرارة.تُعطى الخصائص الميكانيكية لمعظم البوليمرات الشائعة القائمة على PLA مثل (PLLA) و(PDLA) ميزات فريدة لكل نوع .الخواص الفيزيائية: .18]
تظهر الخصائص الفيزيائية عند تعرض المادة لظروف معينة دون حدوث تغير كيميائي بها، وتشمل الخصائص الفيزيائية الكثافة واللون والشفافية والحرارة النوعية والبنية البلورية.يمكن تسخين البوليمرات البلاستيكية الحرارية أو إعادة تسخينها وتبريدها لإنتاج الشكل المطلوب.على النقيض من ذلك، يمكن تعديل PLA شبه البلوري، على وجه التحديد، من خلال إضافات مواد أخرى، والتي يمكن أن تقلل من Tg وTm والبلورية الكلية.والجدول رقم() يظهر الخصائص الفيزيائية المميزة لحمض بولي لاكتيك لفهم سلوك PLA واستخدامه في التطبيقات المختلفة. أهمية البحث:
تكمن أهمية هذا البحث باعتباره خطوة مهمة نحو تطوير مستقبل الطب الحيوي ولا سيما في اختصاص معالجة أمراض القلب والاوعية الدموية التي تستخدم الدعامات القلبية الوعائية القابلة للتحلل البيولوجي، مما يقلل من الحاجة إلى عمليات جراحية متكررة لإزالة الأجهزة الطبية. ومما يساهم في تحسين جودة حياة المرضى وتقليل المضاعفات الصحية.وباعتبار مادة PLA صديقة للبيئة وغير سامة، ولاسيما بالبحث في البوليمرات الحيوية القابلة للتحلل البيولوجي.كما أن هذا البحث يهدف إلى الاتجاه نحو دراسة سرعة التحلل في وسط حيوي جديد ألا وهو البلازما الدموية بدلاً من الدم ومقارنة النتائج العملية التي سيتم تسجيلها مع نتائج الدراسات المرجعية. الهدف من البحث:
إضافة إلى دراسة تأثير تغير الشكل الهندسي للدعامات الوعائية البوليميرية على سرعة تحللها باختيار ثلاث نماذج لأشكال الهندسية المختلفة للدعامات واختيار أفضل شكل من هذه الدعامات من حيث سرعة التحلل.ومن الناحية النظرية يمكن دراسة المواد التي يمكن دمجها مع PLA لتحسين من خصائصها لتناسب الاستخدامات الطبية. الغاية من البحث:
واختيار الشكل الهندسي الأمثل الأكثر قدرة على التحلل بأقصر فترة زمنية مدروسة، وبمعنى آخر، يسعى هذا البحث إلى الإجابة على سؤال: ما هي العوامل التي تؤثر على سرعة وطريقة تحلل هذه المادة ضمن المختبر عملياً وفي الجسم الحي نظرياً.المنهجية (طريقة العمل):
تم تطبيق القسم العملي التنفيذي في هذا البحث وفق مسارين متزامنين. المسار الأول كان تصميم الشكل الهندسي للدعامات الوعائية البوليمرية وطباعته بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. والمسار الثاني كان تحضير عينات الدم واستخلاص البلازما الدموية بأحجام معينة لتتناسب مع أعداد الدعامات الوعائية القلبية المراد دراسة تحللها، ثم تليها مرحلة التنفيذ والمتابعة و مناقشة النتائج لكل مجموعة من الدعامات الوعائية البوليمرية عبر الفترات الزمنية المدروسة.مراحل تصنيع الدعامات الوعائية بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد:
تمر مرحلة تصنيع الدعامات الوعائية باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بعدة مراحل بدءاً من التصوير الطبي للمريض وانتهاءً بالعملية الجراحية وزراعة الدعامة الوعائية في المكان المطلوب ويمكن شرح هذه الخطوات على النحو التالي:
1. التصوير الطبي: يتم إجراء تصوير طبي دقيق للشريان المتضرر، مثل التصوير المقطعي المقطعي المحوسب أو الرنين المغناطيسي.2. النمذجة ثلاثية الأبعاد: يتم معالجة وتحويل الصور الطبية إلى نموذج ثلاثي الأبعاد دقيق للشريان باستخدام برامج هندسية متخصصة.3. تصميم الدعامة: يتم تصميم الدعامة بشكل ثلاثي الأبعاد عبر برنامج الهندسي Solid Work وتحديد القياسات والأبعاد معينة وتحديد بارامترات الطباعة المناسبة لتناسب الشريان تماماً ومكان التضييق.4. الطباعة: تستخدم الطابعة ثلاثية الأبعاد لطباعة الدعامة طبقة تلو الأخرى باستخدام مواد خاصة.5. الزرع: يتم زرع الدعامة في الشريان المتضرر خلال عملية جراحية يجريها الطبيب المختص.1-2 تصميم التجارب والمجموعات المختبرة:
بالاعتماد على الدراسات المرجعية والدراسة الحالية تم اختيار ثلاث نماذج هندسية لتصميم الشبكات الوعائية وطباعتها بالطابعة ثلاثية الأبعاد (3D-Printing) باستخدام مادة حمض بولي اللاكتيك PLA.وكانت النماذج المختارة لشكل الدعامة الوعائية على الترتيب التالي:
1) دعامة وعائية ذو شبكة مصمتة.3) دعامة وعائية ذو شبكة بأشكال خلايا مسدسات.شملت مرحلة تصميم التجارب والمجموعات المختبرة على عدة مراحل لاعتماد الشكل والحجم النهائي للدعامات البوليمرية المراد دراسة تحللها في الوسط الحي.تم رسم والتصميم الأشكال الهندسية على برنامج Solid Work، نسبة الملئ: 100%
 ارتفاع كل طبقة (سمك الطبقة): 0.4 mm
 سرعة تدفق المصهور: 20 m/s
 سرعة حركة الرأس:35 m/s
 درجة حرارة الطباعة: 190 درجة مئوية
 درجة حرارة الطاولة: 55 درجة مئوية
 وعند لف الشبكة المصممة، كان القطر الداخلي للدعامة :2. اما القطر الخارجي 4.9 mm
 وسمك الدعامة :0.2 mm
 والمسافة الفاصلة بين كل مربعين: 1.2 mm

تأثير متغيرات الوسط الحيوي والشكل الهندسي في معدل تحلل مادة PLA المستخدمة في الشبكات الوعائية
الملخص:
المقدمة:
وفقاً لمنظمة الصحة العالمية World Health Organization (WHO)، فإن أمراض القلب والأوعية الدموية من بين الأسباب الأكثر شيوعاً للوفاة في جميع أنحاء العالم.
من بين جميع مشاكل القلب والأوعية الدموية، فإن مرض الشريان التاجي (CAD) هو الأكثر شيوعاً، يتسبب مرض الشريان التاجي Coronary artery disease (CAD) في وفاة ما يقرب من 610.000 شخص سنوياً (ما يقدر بنحو حالة وفاة واحدة من كل أربع حالات) وهو السبب الرئيسي للوفاة في الولايات المتحدة. وهو ثالث أكبر سبب للوفاة في جميع أنحاء العالم.
ويُسمى أيضاً مرض القلب الإقفاري أو مرض القلب التاجي. ويعتمد علاج هذه الأمراض بشكل متزايد على استخدام الدعامات القلبية الوعائية، التي تهدف إلى فتح الشرايين المسدودة واستعادة تدفق الدم بشكل طبيعي. ومع التطور التكنولوجي في مجال المواد الحيوية، أصبح حمض بولي لاكتيك (PLA) من المواد البوليمرية الواعدة في تصنيع الدعامات الحيوية نظراً لخصائصه الفريدة مثل التوافق الحيوي وقابليته للتحلل داخل الجسم الحي.

ظهرت أول محاولة إيجابية لعلاج تصلب الشرايين مع رأب الوعاء بالبالون، وهو إجراء طفيف التوغل وبأقل التكاليف. يتضمن هذا الإجراء الطبي إدخال قسطرة توجيهية، مع بالون، داخل الشريان الضيق، ونفخ البالون لإعادة فتح الشريان واستعادة تدفق الدم .
ومنذ تطوير واستخدام الدعامة الأولى في عام 1986، نمت القيمة العالمية لسوق الدعامات إلى حوالي 7 مليارات دولار أمريكي، ومن المتوقع أن تنمو بأكثر من 5٪ سنوياً.
تم تطوير عدة أجيال من الدعامات بشكل مستمر لتحسين نتائج المرضى والحد من الآثار الجانبية بعد زرع الدعامة. تعد الدعامات من الأدوات الرئيسية المنقذة للحياة، وبالتالي فهي مصنفة ضمن أفضل 10 تطورات طبية في القرن العشرين. .[4]
ويعتمد عمل كل دعامة على تصميمها. وهذا يساعد في الحفاظ على مسارات الشرايين في جسم الإنسان مفتوحة في جميع أنحاء الجسم.

يُعتبر إدخال الدعامات القابلة للتحلل البيولوجي تقدماً كبيراً في مجال طب القلب التداخلي. وتتكون هذه الدعامات من مواد توفر مساعدة مؤقتة، وبعد عملية إعادة التشكيل، تذوب أو تمتص في الجسم وتتحلل تدريجياً. وفي هذا الصدد، هناك اهتمام متزايد بالبوليمرات القابلة للتحلل الحيوي والمواد المتوافقة حيوياً والمصنوعة من المعدن.
تتضمن طرق الإنتاج الحفر الضوئي، واللف الحلزوني، والنسج، وحقن السوائل، والطباعة ثلاثية الأبعاد (3D-printing)، والبثق الساخن، والصهر بالليزر الانتقائي، والغزل الكهربائي.
من بين هذه، تم استخدام (PLLA) في أول BVS معتمد من قبل وكالة الأدوية الأوروبية ويسود باعتباره البوليمر المتوافق حيويا الأكثر تمثيلاً والمستخدم في الدعامات القابلة للتحلل الحيوي الجديدة، يعد (PLA) أيضًا أحد هذه البوليمرات القابلة للتحلل الحيوي التي تمتلك خصائص تقنية وميكانيكية جيدة، والتي يمكن استخدامها في مخاليط البوليمر أو بشكل فردي لتصنيع الدعامات من الجيل التالي.
تشمل البوليمرات المختلفة التي يمكن إعادة امتصاصها في الجسم خلال بضعة أشهر من الدعامة حمض البولي جليكوليك (PGA)، وبولي كابرولاكتون (PCL)، وحمض الهيالورونيك، والفيبرين، وبولي بوتيلين تيريفثالات، وأكسيد البولي إيثيلين.
تُعرّف الدعامة الوعائية: هي عبارة عن أنبوب شبكي صغير يتم زرعه داخل الشريان أو الوريد المتضيق أو المسدود لفتحه وحمايته من الانغلاق مرة أخرى. .[16]
الشكل الهندسي للدعامة يؤثر بشكل كبير على أدائها. وعلى سبيل المثال، الدعامات ذات الشكل الأسطواني مناسبة للأوعية الدموية المستقيمة، بينما الدعامات ذات الشكل المخروطي مناسبة للأوعية الدموية المنحنية، كما تؤثر المواد المستخدمة في تصنيع الدعامة على شكلها الهندسي وقوتها ومتانتها. .[15]
يجب أن يكون الشكل الهندسي للدعامة متوافقاً مع الشكل الهندسي للوعاء الدموي المتضرر، وذلك لتجنب حدوث مضاعفات مثل الانسداد أو التمزق أو تكون خثرات دموية طويلة الأمد على سطح الدعامة الوعائية.

3 مواد الدعامات الوعائية:
يجب أن تتمتع مواد الدعامات بخصائص معينة مثل القوة، والمرونة، والمتانة، والقدرة على التحلل الحيوي وتستخدم مواد مختلفة في تصنيع الدعامات، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ، والتيتانيوم، والبوليمرات، والبوليمرات الحيوية القابلة للتحلل البيولوجي.
ويجب أن تكون المواد المستخدمة في تصنيع الدعامات متوافقة حيوياً مع أنسجة الجسم، وذلك لتجنب حدوث ردود فعل تحسسية أو رفض مناعي من قبل الجسم الحي .وتتنوع المواد المستخدمة في تصنيع الدعامات الوعائية، ولكل مادة خصائصها ومزاياها التي تجعلها مناسبة لاستخدامات محددة فالمواد المستخدمة في الدعامات التي تستخدم لتثبيت الأوعية الدموية تختلف عن المواد المستخدمة في الدعامات التي تستخدم لمنع النزيف، كما إن بعض الدعامات مصممة لتبقى في الجسم بشكل دائم، بينما البعض الآخر مصممة للتحلل الحيوي بعد فترة زمنية معينة.
وتتنوع المواد المستخدمة في تصنيع الدعامات الوعائية، ولكل مادة خصائصها ومزاياها التي تجعلها مناسبة لاستخدامات محددة.
• البوليمرات (Polymers):
تتميز البوليمرات بأنها مواد عضوية خفيفة الوزن ومرنة، ويمكن تصميمها وطباعتها لتتحلل بمرور الوقت. وتتميز بأنها أقل إثارة للاستجابة المناعية، ويمكن أن تكون مغطاة بالأدوية، ولكن قد تكون أقل قوة ومتانة من المعادن، وأشهر البوليمرات المستخدمة في المجال الطبي هو بولي حمض اللاكتيك (PLA).
1- حمض البولي لاكتيك (PLA) وتطبيقاته الطبيّة.
Polylactic acid (PLA) and its medical applications
3-1 تعريف PLA:
PLA definition:
حمض بولي اللاكتيك أو المعروف اختصاراً باسم PLA، هو بوليمير أليفاتي يحتوي على روابط استر (-COO-) بالإضافة إلى الروابط الكربونية الأحادية. وهو بوليمير قابل للتحلل البيولوجي اكتسب شعبية كبديل للمواد البلاستيكية التقليدية.
في عام 1970 تمت الموافقة على منتجات PLA من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) للاتصال المباشر بالسوائل البيولوجية. برزت مادة PLA باعتبارها مادة بوليمرية مهمة للتطبيقات الطبية الحيوية نظراً لخصائصها المميزة مثل التوافق البيولوجي، والقابلية للتحلل البيولوجي، وخصائصها الميكانيكية. .[22]
ونظراً لتوافقها الحيوي الممتاز تم استخدام PLA وبوليمراتها المشتركة على نطاق واسع في مجالات مختلفة مثل هندسة البوليمرات المركبة، وهندسة الأنسجة، وأنظمة توصيل الأدوية، والغرسات الطبية المختلفة والدعامات الوعائية ذات الأهمية الطبية.
وفقاً لمعدل الاستهلاك في عام 2010، يعتبر PLA ثاني أهم مادة بلاستيكية حيوية في العالم.
تتم عملية إنتاج حمض اللاكتيك إما عن طريق التفاعلات الكيميائية أو عن طريق طرق التخمير الميكروبي بمساعدة الكائنات الحية الدقيقة، وبالتالي فإن PLA عبارة عن بوليمير غير سام صديق للبيئة مع الميزات التي تسمح باستخدامها ضمن جسم الإنسان وعلى حيوانات التجارب.

الخصائص المميزة PLA :
Distinctive Properties of PLA
تملك مادة PLA خصائص ممتازة، بما في ذلك توافقه الحيوي، وقابلية تحلله في الأوساط الحية والمرونة، مما يجعله مناسباً لتطبيقات الطبيّة مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، يتميز PLA باللدونة الحرارية، مما يسمح له بالخضوع للتشوه القابل للعكس تحت درجات الحرارة.
وتتميز مادة PLA والمواد البوليمرية المركبة الخاصة بها بالعديد من خصائص المميزة والتي أهمها:
 قابلية التحلل البيولوجي في الأوساط الحيوية.
 توافق بيولوجي جيد مع الأنسجة الحية.
 قدرة المعالجة جيدة وطباعته وقابلية تشكيله.
 غير سام وصديق للبيئة مما يجعله مناسباً للتطبيقات الطبية الحيوية وتم اعتماده البوليمرات صناعية قابلة للتحلل معتمدة من إدارة الغذاء والدواء(FDA).
تزيد طبيعته الكارهة للماء من أهميته الحيوية، فيذوب PLA تماماً في الكلوروفورم ويذوب جزئياً في رباعي هيدرو الفوران ولا يذوب في الماء أو الكحول .
ويوفر PLA مستوى مرغوباً من الصلابة وقوة الشد ومعامل المرونة ، مما يوفر سلامة هيكلية لاستخدامات متنوعة.

الخواص الميكانيكية: .[17]
الخاصية الميكانيكية الواحدة PLA PLLA PDLLA
درجة الانصهار C 150-162 170-200 غير متبلور
درجة الانتقال الزجاجية C 45-60 55-65 50-60
قوى الشد القصوى
MPa 21-60 15.5-150 27.6-50
معامل الشد GPa 0.35-3.50 2.7-4.14 1-3.45
إجهاد الشد النهائي % 2.5-6 3.0-10.0 2.0-10.0
معامل الشد النوعي kNm/g 0.28-2.8 2.23-3.85 0.80-2.36
تُعرّف الخصائص الميكانيكية للمادة بأنها السلوك الذي تظهره المادة تحت تأثير القوى والضغط، و تختلف الخصائص الميكانيكية لـ PLA حسب الوزن الجزيئي للبوليمر ودرجة التبلور. يتميز PLA بخصائص ممتازة، بما في ذلك المرونة، واللدونة الحرارية، مما يسمح له بالخضوع للتشوه القابل للعكس تحت درجات الحرارة.
تُعطى الخصائص الميكانيكية لمعظم البوليمرات الشائعة القائمة على PLA مثل (PLLA) و(PDLA) ميزات فريدة لكل نوع . ففي PLLA يعتبر بوليمر شبه بلوري وPDLA هو بوليمر غير متبلور.

الخواص الفيزيائية: .[18]
تظهر الخصائص الفيزيائية عند تعرض المادة لظروف معينة دون حدوث تغير كيميائي بها، وتشمل الخصائص الفيزيائية الكثافة واللون والشفافية والحرارة النوعية والبنية البلورية. ويجسد PLA الخصائص الفيزيائية وقابلية المعالجة للمواد البلاستيكية الحرارية.
يمكن تسخين البوليمرات البلاستيكية الحرارية أو إعادة تسخينها وتبريدها لإنتاج الشكل المطلوب.
على النقيض من ذلك، فإن البوليمر الصلب بالحرارة يتمتع بمقاومة حرارية متزايدة ويتصلب بشكل لا رجعة فيه عند التصلب.
تحدد بلورية البوليمر خصائصه فيزيائية مثل الصلابة، ومعامل المرونة، وقوة الشد، والصلابة، ونقطة الانصهار. يمكن تعديل PLA شبه البلوري، على وجه التحديد، من خلال إضافات مواد أخرى، والتي يمكن أن تقلل من Tg وTm والبلورية الكلية.
والجدول رقم() يظهر الخصائص الفيزيائية المميزة لحمض بولي لاكتيك لفهم سلوك PLA واستخدامه في التطبيقات المختلفة.

أهمية البحث: 

تكمن أهمية هذا البحث باعتباره خطوة مهمة نحو تطوير مستقبل الطب الحيوي ولا سيما في اختصاص معالجة أمراض القلب والاوعية الدموية التي تستخدم الدعامات القلبية الوعائية القابلة للتحلل البيولوجي، مما يقلل من الحاجة إلى عمليات جراحية متكررة لإزالة الأجهزة الطبية. ومما يساهم في تحسين جودة حياة المرضى وتقليل المضاعفات الصحية.
وباعتبار مادة PLA صديقة للبيئة وغير سامة، ويفتح آفاقاً جديدة لإنتاج مواد صديقة للبيئة. ولاسيما بالبحث في البوليمرات الحيوية القابلة للتحلل البيولوجي.
كما أن هذا البحث يهدف إلى الاتجاه نحو دراسة سرعة التحلل في وسط حيوي جديد ألا وهو البلازما الدموية بدلاً من الدم ومقارنة النتائج العملية التي سيتم تسجيلها مع نتائج الدراسات المرجعية.

الهدف من البحث:

إن الهدف الرئيسي من هذا البحث هو دراسة تأثير المتغيرات البيئية للوسط الحي من درجة حرارة ودرجة حموضة على معدل تحلل الدعامات القلبية الوعائية المصنوعة من مادة حمض بولي لاكتيك.
إضافة إلى دراسة تأثير تغير الشكل الهندسي للدعامات الوعائية البوليميرية على سرعة تحللها باختيار ثلاث نماذج لأشكال الهندسية المختلفة للدعامات واختيار أفضل شكل من هذه الدعامات من حيث سرعة التحلل.
ومن الناحية النظرية يمكن دراسة المواد التي يمكن دمجها مع PLA لتحسين من خصائصها لتناسب الاستخدامات الطبية.

الغاية من البحث:

الغاية الأساسية من هذا البحث هي الفهم العميق لمعدل تحلل حمض البولي لاكتيك في البيئة الحيوية المحاكية للجسم الحي، واختيار الشكل الهندسي الأمثل الأكثر قدرة على التحلل بأقصر فترة زمنية مدروسة، وفحص السطوح الخارجية للدعامات البوليمرية ومراقبة التغيرات التي تطرأ عليها عند غمرها في البلازما الدموية لفترات زمنية متتالية.
وبمعنى آخر، يسعى هذا البحث إلى الإجابة على سؤال: ما هي العوامل التي تؤثر على سرعة وطريقة تحلل هذه المادة ضمن المختبر عملياً وفي الجسم الحي نظرياً.

المنهجية (طريقة العمل):
تم تطبيق القسم العملي التنفيذي في هذا البحث وفق مسارين متزامنين.
المسار الأول كان تصميم الشكل الهندسي للدعامات الوعائية البوليمرية وطباعته بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد.
والمسار الثاني كان تحضير عينات الدم واستخلاص البلازما الدموية بأحجام معينة لتتناسب مع أعداد الدعامات الوعائية القلبية المراد دراسة تحللها، ثم تليها مرحلة التنفيذ والمتابعة و مناقشة النتائج لكل مجموعة من الدعامات الوعائية البوليمرية عبر الفترات الزمنية المدروسة.

مراحل تصنيع الدعامات الوعائية بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد:
تمر مرحلة تصنيع الدعامات الوعائية باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بعدة مراحل بدءاً من التصوير الطبي للمريض وانتهاءً بالعملية الجراحية وزراعة الدعامة الوعائية في المكان المطلوب ويمكن شرح هذه الخطوات على النحو التالي:

1. التصوير الطبي: يتم إجراء تصوير طبي دقيق للشريان المتضرر، مثل التصوير المقطعي المقطعي المحوسب أو الرنين المغناطيسي.


2. النمذجة ثلاثية الأبعاد: يتم معالجة وتحويل الصور الطبية إلى نموذج ثلاثي الأبعاد دقيق للشريان باستخدام برامج هندسية متخصصة.


3. تصميم الدعامة: يتم تصميم الدعامة بشكل ثلاثي الأبعاد عبر برنامج الهندسي Solid Work وتحديد القياسات والأبعاد معينة وتحديد بارامترات الطباعة المناسبة لتناسب الشريان تماماً ومكان التضييق.


4. الطباعة: تستخدم الطابعة ثلاثية الأبعاد لطباعة الدعامة طبقة تلو الأخرى باستخدام مواد خاصة.


5. الزرع: يتم زرع الدعامة في الشريان المتضرر خلال عملية جراحية يجريها الطبيب المختص.

1-2 تصميم التجارب والمجموعات المختبرة:
بالاعتماد على الدراسات المرجعية والدراسة الحالية تم اختيار ثلاث نماذج هندسية لتصميم الشبكات الوعائية وطباعتها بالطابعة ثلاثية الأبعاد (3D-Printing) باستخدام مادة حمض بولي اللاكتيك PLA.
وكانت النماذج المختارة لشكل الدعامة الوعائية على الترتيب التالي:

1. دعامة وعائية ذو شبكة مصمتة.


2. دعامة وعائية ذو شبكة بأشكال خلايا معينات.


3. دعامة وعائية ذو شبكة بأشكال خلايا مسدسات.

شملت مرحلة تصميم التجارب والمجموعات المختبرة على عدة مراحل لاعتماد الشكل والحجم النهائي للدعامات البوليمرية المراد دراسة تحللها في الوسط الحي.
المرحلة الاولى:
تم رسم والتصميم الأشكال الهندسية على برنامج Solid Work، وتصدير التصميم بصيغة ملف STL وكانت باراميترات الطابعة وفق التالي:
 نسبة الملئ: 100%
 ارتفاع كل طبقة (سمك الطبقة): 0.4 mm
 سرعة تدفق المصهور: 20 m/s
 سرعة حركة الرأس:35 m/s
 درجة حرارة الطباعة: 190 درجة مئوية
 درجة حرارة الطاولة: 55 درجة مئوية
 وعند لف الشبكة المصممة، كان القطر الداخلي للدعامة :2.5 mm
 اما القطر الخارجي 4.9 mm
 وسمك الدعامة :0.4 * 3 = 1.2 mm
 والمسافة الفاصلة بين كل مربعين: 1.2 mm
وتم تصميم حلقة مصمتة في بداية ونهاية كل دعامة من أجل مقاومة الإجهادات الميكانيكية التي تحدث على الشريان.
وكان طول الدعامة النهائي: 15 mm، وسماكة طبقاتها: 0.8 mm، وكانت هذه البارامترات بدون نسبة تكبير.
كما وتم تصميم طبقة خارجية أرضية داعمة بسمك 0.8 mm لضمان عدم التصاق الدعامة المطبوعة بطاولة الطباعة.