Pierwszy implant ortopedyczny wykonany z tantalu – nowy wymiar medycznego druku 3D?

0

Mimo, że materiały metaliczne stosowane obecnie w implantologii nie zastępują wszystkich właściwości tkanki poddanej resekcji są jak na razie najlepszym zamiennikiem biorąc pod uwagę m.in. własności mechaniczne. Obok stali medycznej za najodpowiedniejszy materiał do implantacji uważany jest obecnie tytan ze względu na własności autopasywacyjne i antykorozyjne, a także dużo mniejszą wagę w porównaniu do innych metali wszczepialnych.

Na podstawie prowadzonych badań nad kolejnymi materiałami o potencjale implantologicznym, naukowcy z Chin stwierdzili, że tytanowe wszczepy można z powodzeniem zastępować tantalem. Jak dotąd, metal stosowany był przede wszystkim w aplikacjach elektronicznych, m.in. w produkcji kondensatorów wykorzystywanych w znakomitej większości urządzeń elektronicznych.

Chińscy badacze już kilka lat temu twierdzili, że implanty z tantalu cechują się wyższą porowatością niż tytanowe, dzięki czemu dużo efektywniej pobudzają osteoblasty do wzrostu, implikując tym samym proces osteointegracji. Kilka dni temu przeprowadzono pierwszą operację zaimplementowania fragmentu kolana wykonanego w technologii addywtywnej z sproszkowanego tantalu. Pacjentem został 84-letni cierpiący na chorobę zwyrodnieniową stawów, stając się tym samym pierwszym na świecie posiadaczem implantu kolana z tego materiału.

Tantal-Centrum_druku_3D

Porowata struktura implantu była możliwa do uzyskania dzięki technologii przyrostowej

Zabieg obejmował wypełnienie dużego ubytku kostnego w lewym stawie kolanowym i wymagał wyprodukowania spersonalizowanego implantu na podstawie obrazowania medycznego (dane wizualne z tomografii komputerowej). Dodatkowo, w ramach przygotowania do zabiegu personel był w stanie przeprowadzić wirtualną symulacją procedury implantacji i cyfrowo zrekonstruować uszkodzone kolano.

Proces druku przestrzennego został przeprowadzony przez zakład produkcyjny w Chinach – wytwarzanie tantalowych detali z proszku nie jest popularną praktyką m.in. ze względu na wysoką temperaturę topnienia (ok. 3,000°C – dla porównania ta sama własność dla tytanu wynosi 1,600°C). Jak przyznają chirurdzy, implant wykonany z tantalu wykazuje lepsze cechy materiałowe, co czyni go bardziej właściwym do implantacji i minimalizuje ryzyko powikłań.

Tantal-Centrum_druku_3D

Zdjęcie Roentgen’owskie wszczepionego implantu

Tradycyjne metody łączące się z przeszczepem kostnym lub uzupełnieniami cementowymi okazują się często zawodne, dlatego naukowcy starają szukać się nowych rozwiązań. Jeśli chodzi o tantal, to materiał wykorzystywany jest szeroko m.in. w dentystyce, jednak swoją popularnością nie dorównuje innym materiałom biokompatybilnym.

Badacze z Chin w swoich pracach skupiają się przede wszystkim na zaletach tego materiału jednak o tym co najważniejsze, czyli komforcie użytkowania oraz zdrowiu pacjenta – tantal jest blisko czterokrotnie cięższy od tytanu, co wpływa m.in.na charakterystyczne uczucie ciążącej kończyny, na które uskarżają się pacjenci. Dodatkowo tantal wykazuje wysoką tendencje do odkładania się w tkankach prowadząc do tzw. metalozy, która w późniejszych stadiach może stać się niebezpieczna dla pacjenta i wymagać usunięcia implantu.

Źródło: sigmaaldrich.com, 3ders.org, 

Udostępnij.

O autorze

Magdalena Przychodniak

Przyszła inżynier Inżynierii Biomedycznej, śledząca najnowsze doniesienia dotyczące biodruku oraz zastosowań druku przestrzennego w nowoczesnej medycynie. Zaangażowana w życie koła naukowego zajmującego się budową biodrukarki 3D.