Ученые создали модифицированный клеевой пистолет для печати костной ткани

Исследовательская группа из Университета Сонгюнгван (SKKU) разработала новую технологию костной пластики, использующую модифицированный клеевой пистолет и стержни из минерального костного компонента и биодеградируемого композита. При расплавлении этот материал служит каркасом для стимулирования роста кости и работает лучше традиционного костного цемента. Как сообщает New Atlas, эта разработка призвана упростить и удешевить для хирургов создание индивидуальных имплантатов прямо в операционной, уменьшая зависимость от костных трансплантатов или металлических реконструкций.

«Наша предлагаемая технология предлагает принципиально иной подход, разрабатывая систему in-situ печати, которая позволяет осуществлять изготовление и нанесение каркаса непосредственно на хирургическом участке в реальном времени», — пояснил доцент кафедры биомедицинской инженерии Чон Сон Ли.

«Поскольку устройство компактно и управляется вручную, хирург может регулировать направление, угол и глубину печати во время процедуры в реальном времени», — добавил он.

Изображение: In Yeop Jeon, et. al. / Device

Модифицированный клеевой пистолет использует низкотемпературную печать, что позволяет избежать повреждения окружающих тканей в операционном поле. «Горячие клеевые стержни» состоят из соединения поликапролактона (PCL) — полимера, используемого для стабилизации поврежденной кости, и гидроксиапатита — природного материала, содержащегося в костной ткани. Помимо этих двух материалов, исследователи отметили, что в смесь можно включать антибиотики, такие как ванкомицин и гентамицин, что снижает необходимость для пациентов принимать пероральные антибиотики и уменьшает риск развития антибиотикорезистентности при борьбе с инфекцией.

Эта техника предназначена для замены коммерческого костного цемента, который в настоящее время используется в большинстве ортопедических операционных. При сравнении с традиционным методом в течение 12 недель «костный клеевой пистолет» показал лучшие результаты, создавая более прочную костную ткань с более естественной структурой. Также не было признаков воспаления или повреждения тканей вокруг области нанесения.

«Каркас был разработан не только для биологической интеграции с окружающей костной тканью, но и для постепенной деградации с течением времени и замены вновь образованной костью», — сказал Ли. «Результаты показали, что группа с печатью продемонстрировала превосходные результаты по ключевым структурным параметрам, таким как площадь поверхности кости, толщина кортикального слоя и полярный момент инерции, что указывает на более эффективное заживление и интеграцию кости».

Хотя эта ортопедическая методика многообещающая, пройдет еще некоторое время, прежде чем она окажется в руках хирургов-ортопедов и станет частью стандартного набора в операционной. Команде еще предстоит разработать протоколы стерилизации и провести доклинические исследования в рамках регуляторного одобрения. Им также необходимо стандартизировать производство устройства для обеспечения согласованности. Но как только они преодолеют все эти препятствия, это может потенциально сделать восстановление кости быстрее и проще как для медицинской команды, так и для пациента.

Интересный факт: Гидроксиапатит, используемый в составе «клеевых стержней», является основным минеральным компонентом костей и зубов человека, составляя до 50% массы кости и до 96% эмали зубов. Его биосовместимость делает его идеальным материалом для имплантатов.

Источник: Tomshardware.com