Alat napravljen od modifikovanog pištolja za lepak sada može da popravi slomljene kosti tako što direktno na njih štampa kaleme, piše Njuzvik.
Koštani implanti su se do sada pravili od metala, donorove kosti i, odnedavno, 3D štampanog materijala.
Međutim, u slučajevima sa nepravilnim prelomima kosti, ovi implanti moraju da budu dizajnirani i proizvedeni pre operacije kako bi se obezbedilo pravilno uklapanje, objašnjavaju istraživači.
Novi alat – koji je testiran na zečevima – razvijen je da bi se brzo napravili kompleksni koštani implanti bez potrebe za proizvodnjom unapred.
3D IMPLATI KOJI NASTAJU NA LICU MESTA
Tim je optimizovao 3D štampane koštane kaleme za visoku strukturnu fleksibilnost, oslobađanje antiinflamatornih antibiotika i podsticanje prirodnog ponovnog rasta kosti na mestu kalema.
„Naša predložena tehnologija nudi jasan pristup razvojem sistema za štampanje na licu mesta koji omogućava izradu i primenu u realnom vremenu, direktno na mestu operacije“, rekao je u saopštenju autor studije i biomedicinski inženjer Jung Seung Li sa Univerziteta Sungkjunkvan, u Južnoj Koreji.
„Ovo omogućava izuzetno precizno anatomsko podudaranje čak i kod nepravilnih ili kompleksnih defekata, bez potrebe za preoperativnom pripremom kao što su snimanje, modelovanje i prilagođavanje implanta.“
Materijal koji se ubacuje u pištolj za lepak je filament napravljen od dva glavna sastojka: komponente prirodne kosti, koje podstiču zarastanje, koja se naziva hidroksiapatit (HA), i biokompatibilnog termoplasta pod nazivom polikaprolakton (PCL).
SaNACIJA KOSTIJU ZA SAMO NEKOLIKO MINUTA
PCL može da se razgradi na temperaturama niskim od 60°C, što je – kada se primenjuje toplotno modifikovanim pištoljem za lepak – dovoljno hladno da spreči oštećenje tkiva tokom hirurške primene, a istovremeno se može prilagoditi neravnim brazdama slomljene kosti, navode istraživači.
Podešavanjem odnosa HA i PCL u filamentu, istraživači mogu da prilagode tvrdoću i snagu kalema kako bi odgovarali različitim potrebama u telu.
„Pošto je uređaj kompaktan i njime se upravlja ručno, hirurg može da podesi pravac, ugao i dubinu štampanja tokom procedure u realnom vremenu“, objasnio je Li.
„Takođe, dokazali smo da se ovaj proces može završiti za samo nekoliko minuta. To naglašava značajnu prednost u smanjenju operativnog vremena i poboljšanju proceduralne efikasnosti u stvarnim hirurškim uslovima.“
IMPLANT SAM LUČI ANTIBIOTIKE ZA BORBU PROTIV INFEKCIJE
Pošto je infekcija čest problem kod hirurških implanata, istraživači su u filament ugradili vankomicin i gentamicin, dva antibakterijska jedinjenja.
I u čvrstoj kulturi u Petrijevoj posudi i u tečnim rastvorima, filamentna skela uspešno je sprečila rast Ešerihije koli i Zlatnog stafilokoka, dve uobičajene bakterije sklone izazivanju infekcije nakon operacije.
Fizička svojstva HA i PCL u filamentu omogućavaju da se lekovi sporo oslobađaju i direktno šire na hirurško mesto tokom nekoliko nedelja.
„Ovaj pristup lokalizovanog prenosa nudi značajne kliničke prednosti u odnosu na sistemsko davanje antibiotika tako što potencijalno smanjuje nuspojave i ograničava razvoj otpornosti na antibiotike, istovremeno efikasno štiteći od postoperativne infekcije“, rekao je Li.
3D IMPLANTI POMAŽU BRŽEM ZACELJENJU PRELOMA
Kao dokaz koncepta, uređaj je testiran na teškim prelomima butne kosti kod zečeva. U roku od 12 nedelja nakon operacije, tim nije pronašao znake infekcije ili povrede telesnog tkiva i ostvario je bolje rezultate regeneracije kosti u poređenju sa zečevima kojima je usađen koštani cement — koji se obično koristi za lečenje koštanih defekata.
„Skela je dizajnirana ne samo da se biološki integriše sa okolnim koštanim tkivom već i da se postepeno razgrađuje tokom vremena i bude zamenjena novoformiranom kosti“, objasnio je Li.
„Rezultati su pokazali da je grupa za štampanje pokazala superiorne ishode u ključnim strukturnim parametrima kao što su površina kosti, debljina kore i polarni moment inercije, što ukazuje na efikasnije zarastanje i integraciju kosti.“
Istraživači planiraju da dodatno optimizuju antibakterijski potencijal i pripreme proceduru za ispitivanja na ljudima.
„Kako bi se ova metoda usvojila u kliničkoj praksi, biće potrebni standardizovani proizvodni procesi i opsežne pretkliničke studije na životinjama radi dobijanja odobrenja“, rekao je Li.
„Nakon toga, ovaj pristup bi mogao da postane praktično i brzo rešenje za popravku kostiju direktno u operacionoj sali.“
Tagovi
