Mandi IIT मंडी के रिसर्चर्स ने 3D-प्रिंटेड बोन इम्प्लांट्स के लिए एक बायो-इंस्पायर्ड (प्रकृति से प्रेरित) सरफेस कोटिंग विकसित की है। यह कोटिंग बैक्टीरिया को यांत्रिक रूप से नष्ट कर सकती है और साथ ही इम्प्लांट्स को हड्डी के साथ बेहतर ढंग से जुड़ने में मदद कर सकती है। 'केमिकल इंजीनियरिंग जर्नल' में प्रकाशित यह रिसर्च, ऑर्थोपेडिक इम्प्लांट्स से जुड़ी दो बड़ी चुनौतियों—बैक्टीरियल इन्फेक्शन और इम्प्लांट्स व आसपास की हड्डी के बीच कमजोर बॉन्डिंग—को हल करने के लिए प्रकृति से प्रेरित सरफेस डिज़ाइन और एडवांस्ड 3D-प्रिंटिंग टेक्नोलॉजी को मिलाती है। चोट, इन्फेक्शन या ट्यूमर हटाने के कारण हड्डी में होने वाले बड़े नुकसान का इलाज करना मुश्किल होता है। हालांकि पॉलीलैक्टिक एसिड (PLA) से बने 3D-प्रिंटेड इम्प्लांट्स को हर व्यक्ति की हड्डी की ज़रूरत के हिसाब से कस्टमाइज़ किया जा सकता है, लेकिन इस मटीरियल की हाइड्रोफोबिक प्रकृति (पानी से दूर रहने का गुण) हड्डी के साथ प्रभावी ढंग से जुड़ने की इसकी क्षमता को सीमित करती है। साथ ही, बैक्टीरिया का चिपकना और उसके बाद बायोफिल्म का बनना इम्प्लांट के फेल होने और अतिरिक्त सर्जरी की ज़रूरत का कारण बन सकता है।
डॉ. सुमित मुराब के नेतृत्व वाली रिसर्च टीम—जिसमें अंकिता नेगी, आकाश वर्मा, केएम मोहम्मद सूफियान और वेदांत मिश्रा शामिल थे—ने हाइड्रॉक्सीपैटाइट का उपयोग करके एक दोहरी परत वाली कोटिंग विकसित की। हाइड्रॉक्सीपैटाइट एक मिनरल है जो मानव हड्डी का मुख्य घटक है। कोटिंग प्रक्रिया में दो चरण होते हैं। सबसे पहले, 3D-प्रिंटेड PLA स्कैफोल्ड को एक अल्कलाइन सॉल्यूशन से ट्रीट किया जाता है ताकि उसकी सतह को एक्टिवेट किया जा सके और मिनरल जमा होने के लिए जगह बनाई जा सके। दूसरे चरण में, स्कैफोल्ड को 90°C पर हाइड्रोथर्मल ट्रीटमेंट दिया जाता है, जिससे हाइड्रॉक्सीपैटाइट सुइयों के क्लस्टर (गुच्छे) बनते हैं। ये सुइयां एक ऐसे स्ट्रक्चर में व्यवस्थित होती हैं जो समुद्री अर्चिन (sea urchin) की कांटेदार सतह जैसा दिखता है।
रिसर्चर्स के अनुसार, ये सूक्ष्म संरचनाएं हड्डी के अनुकूल मिनरल सतह प्रदान करती हैं और साथ ही ऐसी भौतिक विशेषताएं भी बनाती हैं जो बैक्टीरिया को यांत्रिक नुकसान पहुंचा सकती हैं। यह तरीका एंटीबायोटिक्स या पारंपरिक एंटीबैक्टीरियल केमिकल्स पर निर्भर हुए बिना बैक्टीरिया के पनपने को कम कर सकता है। रिसर्चर्स का मानना है कि कस्टमाइज़्ड 3D-प्रिंटिंग और हाइड्रॉक्सीपैटाइट-आधारित बायोमिमेटिक कोटिंग का संयोजन सुरक्षित और अधिक प्रभावी ऑर्थोपेडिक इम्प्लांट्स की दिशा में एक आशाजनक रास्ता प्रदान कर सकता है।
PLA स्कैफोल्ड्स की हड्डी के साथ अनुकूलता में सुधार करके और साथ ही ऐसी सतह बनाकर जो यांत्रिक रूप से बैक्टीरिया के विकास को रोकती है, यह टेक्नोलॉजी इम्प्लांट से जुड़ी जटिलताओं के दो महत्वपूर्ण कारणों को हल करने में मदद कर सकती है। यह स्टडी बायोमिमिक्री—प्रकृति में पाई जाने वाली संरचनाओं से प्रेरणा लेना—की क्षमता को उजागर करती है। यह अगली पीढ़ी के बायोमेडिकल मटीरियल्स के विकास को दिशा देने और हड्डी की जटिल समस्याओं के लिए पर्सनलाइज़्ड समाधानों को आगे बढ़ाने में मदद कर सकती है।