Tytanowe rusztowania z drukarki 3D – alternatywa dla klasycznych implantów?

0

Przeszczepy z natywnych tkanek biorcy, zarówno z biologicznego jak i immunologicznego punktu widzenia są najbardziej korzystne ze względu na stosunkowo niewielkie ryzyko wywołania niepożądanych reakcji układu odpornościowego człowieka. Fragment kości może zostać pobrany w kilku postaciach m.in. w formie bloczku, cylindra lub jako rozdrobniony materiał biologiczny. Wiąże się to jednak z dwuetapowym przebiegiem operacji – polegającej w pierwszej kolejności na pobraniu i odpowiednim przygotowaniu fragmentu tkanki, a następnie umieszczeniu go w miejscu ubytku.

Naukowcy z Charité–Universitätsmedizin w Berlinie, uważanej z największą klinikę uniwersytecką w Europie, na podstawie swoich badań próbują udowodnić, że w określonych przypadkach trójwymiarowe rusztowania z tytanu są lepszą alternatywą niż konwencjonalne metody przeszczepiania fragemntów kości pacjenta.

Ma to szczególne uzasadnienie w przypadku leczenia dużych ubytków kości powstających w wyniku urazów, np. w obrębie kończyn górnych i dolnych. Implanty tytanowe wytwarzane w technologii druku 3D charakteryzują się nie tylko dużą wytrzymałością, ale umożliwiają personalizację implantu, aby dopasować go do określonego ubytku. Poza tym, posiadają także złożoną geometrię, która sprzyja narastaniu nowej tkanki wraz z naczyniami krwionośnymi wewnątrz implantu, co jest niezbędne do efektywnego wyleczenia pacjenta.

Tytanowe rusztowania wytworzone zostały przez firmę DePuy Synthes z zastosowaniem technologii SLM. Struktura implantu przypomina plaster miodu z możliwością regulacji średnicy, co prowadzi do uzyskania różnych właściwości mechanicznych – w tym przede wszystkim sztywności. Naukowcy badali także zastosowanie dwóch rodzajów mechanizmów wzmacniających: płytki ochronnej (shielding plate) oraz wzmacniającej płytki dociskowej (LCP) poprzez analizę maksymalnych naprężeń tych połączeń.

Porównanie implantu tytanowego w wersji „miękkiej” i „sztywnej” z zastosowanymi mechanizmami wzmacniającymi (płytką ochronną i wzmacniającą płytka dociskową).

Badacze z Berlina przeprowadzili już badania na zwierzętach (27 owcach). Po 24-tygodniowej obserwacji pooperacyjnej okazało się, że wykorzystanie ich autorskiego implantu zakończyło się dużym sukcesem i umożliwiło przeprowadzenie badań przedklinicznych u 19 pacjentów, dla których zostały przygotowane indywidualne implanty.

Zdjęcia rentgenowskie przedstawiające wrastania struktur kostnych wewnątrz implantu w określonych odstępach czasowych (lewo wersja sztywna, prawo – miękka).

W trakcie obserwacji pooperacyjnej u dwóch pacjentów zanotowano nieprawidłowy wzrost tkanki kostnej. Mimo to, przeprowadzone badanie pozwoliło potwierdzić hipotezę o wspomaganiu regeneracji ubytków kostnych przez stosowanie implantów tytanowych o różnej sztywności. Przeprowadzone badania są dowodem, że rosnąca ilość materiałów i technologii wytwarzania, dostępnych dzięki rozwojowi nowoczesnej inżynierii materiałowej otwiera nowe możliwości przed specjalistami pracującymi nad optymalizacją wytwarzania nowoczesnych implantów.

Źródło: 3dprintingindustry.com

Udostępnij.

O autorze

Karolina Przybyszewska

Inżynier z inżynierii biomedycznej i przyszła inżynier z inżynierii materiałowej. Przewodnicząca Studenckiego Koła Naukowego BioMed-Spec, w ramach którego realizuje projekt budowy biodrukarki.