Problém s klasickými implantáty
Tradiční způsob léčení závažných zlomenin kostí spočívá v použití titanových implantátů nebo kovových štěpů. Tyto řešení sice fungují, ale mají několik nevýhod. Jejich výroba je drahá a časově náročná. Navíc je velmi obtížné vyrobit implantát přesně na míru konkrétnímu pacientovi.
3D tisk nabídl určité zlepšení v personalizaci implantátů, ale stále vyžaduje předběžné skenování, modelování a dlouhé čekání na výrobu. To může znamenat odložení operace o několik dní nebo týdnů.
Zdroj: A Cell Press Journal
Zdroj: A Cell Press Journal
Jak funguje kostní pistole
Korejští výzkumníci z Univerzity Sungkyunkwan přišli s elegantním řešením. Vzali běžnou tavnou pistoli a upravili ji tak, aby dokázala vytisknout kostní materiál přímo během operace. Chirurg jednoduše namíří zařízení na zlomenou kost, zmáčkne spoušť a vytvoří podporující strukturu, která drží kost pohromadě a podporuje hojení.
Klíčem k úspěchu bylo najít správný materiál. Běžné lepidlo se totiž musí zahřát na více než 100 °C, což by poškodilo okolní tkáně. Výzkumníci proto vyvinuli speciální směs dvou látek: polykarprolaktonu (PCL) a hydroxyapatitu.
Mohlo by vás zajímat
Tajemství správné směsi
Polykarprolakton je FDA schválený materiál, který se v těle rozloží během několika měsíců. To je důležité, protože umožňuje postupnou náhradu implantátu novou kostní tkání. Hydroxyapatit zase podporuje růst kostí a tvoří asi 50–70 % suché hmotnosti naší kostní tkáně.
Tato směs má několik klíčových vlastností: roztaví se už při 60 stupních Celsia, což je snesitelná teplota pro lidské tkáně. Má mechanické vlastnosti podobné skutečné kosti. Dobře přilne ke kostní tkáni. A postupně se rozloží, takže na jejím místě může dorůst nová kost.
Mohlo by vás zajímat
Testováno na zvířatech
První testy proběhly na králících se zlomeninami stehenní kosti. Zvířata léčená kostní pistolí se uzdravovala rychleji než ta, která dostala standardní kostní cement. Kolem implantátů začala růst nová kostní tkáň, což je přesně to, co vědci chtěli dosáhnout. Do budoucna plánují výzkumníci do směsi přidat také antibiotika, která by se postupně uvolňovala a bránila tak infekcím.
Přesto zbývá vyřešit několik problémů, než bude možné zařízení testovat na lidech. Hlavní výzvou je přesnost aplikace. Zatímco běžné 3D tiskárny používají vodicí tyče pro přesné polohování tiskové hlavy, ruční zařízení takovou stabilitu nemá.
Jung Seung Lee, vedoucí výzkumu, přiznává, že obsluha zařízení vyžaduje praxi. Do budoucna plánují integrovat vodicí mechanismus, který by pomohl s přesným umístěním tiskové hlavy.
Dalším problémem je zatížitelnost. Testy na králících ukázaly slibné výsledky, ale králíci jsou poměrně lehcí. Pro použití na lidech bude potřeba otestovat technologii na větších zvířatech, aby se ověřila její dlouhodobá bezpečnost a spolehlivost při větším zatížení.
Zdroj: A Cell Press Journal, Science news, NDTV, Ars Technica
5 foto
