Umělé kosti: Nejnovější v 3D tisk

Vědci mají nějaké zajímavé zprávy o pokroku v lidských "náhradních dílech. "

Brzy může být možné nahradit poškozené lidské kosti syntetickými přizpůsobenými kostmi vytvořenými na 3D tiskárně.

ReklamaZveřejňovat

Tato "hyperelastická" kosti se vyrábí s "inkoust" vyrobeným z přírodního vápníku, který se nachází v lidské kosti.

Ve významném pokroku nad současnými metodami vědci říkají, že kosti vytištěné na zakázku mohou rychle vyvolat regeneraci a růst kostí.

To by mohlo způsobit, že léčebné postupy budou efektivnější, méně bolestivé a budou trvat déle.

Reklama Aplikace by mohly zahrnovat opravu kraniofaciálních, zubních, spinálních a jiných kostí a sportovní medicíny.

Vědci z Northwestern University zveřejnili své závěry minulý měsíc v časopise Science Translational Medicine.

ReklamaZveřejňovat

Přečtěte si více: Zubní lékaři brzy vytisknou 3-D antibakteriální zuby »

Pomáhá dětem

Ramille Shah, Ph.D., který vedl výzkumný tým, je asistent profesora vědy o materiálech a inženýrství na Northwesternské McCormick School of Engineering a pomocného chirurga chirurga na Northwestern Feinberg School of Medicine.

Shah popisuje hyperelastickou kosti jako "vysoce univerzální, růstový faktor, osteoregenerativní, škálovatelný a chirurgicky přátelský biomateriál. "

Vědci vytvořili hyperelastickou kost, aby provedli spirálovou fúzi u potkanů ​​a opravili defekt lebky u opice Rhesus. Pokusy na zvířatech budou pokračovat.

Shah a její tým věří, že lidské pokusy o jejich syntetickou kost mohou začít během pěti let.

ReklamaSlovník

Shah, který je vedoucím laboratoře Shah Tissue Engineering a Additive Manufacturing Lab v Northwesternu, uvedl v rozhovoru pro Healthline, že cílem jejího týmu vědců a kliniků bylo "vyvinout 3D tisknutelný biomateriál pro kostní tkáň regenerace u dětí. "

Pediatričtí pacienti trpící vadami kostní dřeně z poranění nebo porodu mohou významně těžit z této technologie.

"Současní lékaři, kteří používají kraniofaciální vady, jsou kovové desky a šrouby a polymery, ale ne odbouratelné, pro práci na obličeji," řekl Shah. "Primárním postupem nyní je, že z pacientova žebra nebo boků vybírají kusy kosti a dělají" auto-graft "- tvarují kusy tak, aby se vešly do vadného prostoru, který chtějí změnit. Ale tato metoda může způsobit problémy jinde v těle. Auto-štěpy jsou používány zejména s dětmi, protože nechcete používat u cizích dětí "cizí těla". "

Reklama Operace implantace kostí je pro děti dna bolestivá a komplikovaná, řekla. Kostní sklizeň pro auto-štěp může vést k dalším komplikacím a bolestem.Kovové implantáty jsou někdy používány, ale to není trvalá fixace pro pěstování dětí.

"Dospělí mají více možností, pokud jde o implantáty," řekl Shah. "Pediatři ne. Pokud jim dáte trvalý implantát, budete muset v budoucnosti provádět více operací, jakmile rostou. Mohli by se potýkat s obtížemi. "

ReklamaZveřejňovat

Přečtěte si více: 3-D léky: Vaše lékárna vytiskne Váš předpis»

Správné ingredience

Přírodní kostní složka je rozhodující pro úspěch.

Hlavní složkou biomasy šahu je hydroxyapatit, fosfát vápníku, který je hlavním konstrukčním prvkem (90% hmotnostních) přirozené kostry obratlovců.

Reklama Shah a její kolegové smíchají 90 procent hydroxyapatitu s 10 procent biologicky rozložitelným, biologicky odbouratelným lékařským polymerem v rozpouštědle, které dělá texturu spíš jako tekutina než pevná látka.

"Konzistence je jako Elmerovo lepidlo," řekl Shah.

ReklamaZveřejňovat

Směs se nazývá "inkoust", protože se používá v 3D tiskárně.

Jakmile je směs extrudována, hlavní rozpouštědlo se okamžitě odpaří a ztuhne. Struktura materiálu je porézní a může být použita při pokojové teplotě.

"Vysoká pórovitost je kritická, protože buňky a krevní cévy musí proniknout do strukturního lešení, aby se zlepšila integrace tkáně," vysvětlil Shah.

Kromě toho vysoká koncentrace hydroxyapatitu vytváří prostředí, které vyvolává rychlou regeneraci kostí.

"[Hyperelastická kosť] je navržena tak, aby se degradovala a přemodelovala do přirozené kosti, a proto může růst s pacientem," řekl Shah. "To eliminuje potřebu budoucích operací, jako u kovových desek nebo implantátů. "

Přečtěte si více: Výzkumníci objevují způsob, jak vytisknout lidské tkáně»

Univerzální výrobek

Hyperelastic kosti jsou všestranné a lze je tisknout v různých silách.

To zahrnuje vysoce elastické kosti, ty, které vydrží významné zatížení, stejně jako ty, které jsou dutější nebo hustší. Tyto mechanické vlastnosti jsou určeny architekturou 3-D tištěného objektu, řekl Shah.

Syntetická kosti by mohla být přizpůsobena pro každého pacienta.

Rozmanitost aplikací zahrnuje opravy zlomenin páteře, poranění sportovní medicíny a poranění ACL a rotační manžety, které vyžadují hojení měkkých tkání kostí, řekl Shah.

Při kraniofaciálních a zubních aplikacích a při tvářových deformitách může být vyměnitelná kost "vytištěna" tak, aby dokonale odpovídala symetrii a anatomii pacienta, a to zejména v případech, kdy existuje estetický prvek důležitý pro výsledek pacienta, "řekla.

"Materiál je také velmi pružný a chirurgové ho mohou manipulovat," řekl Shah. "Dostupné materiály jsou nyní velmi flexibilní a není obtížné řezat a tvarovat. Když o tom lékaři slyšeli, byli velmi nadšeni. "

Přečtěte si více: Život s umělým pankreasem»

Důležité v operacích hlavy a obličeje

Vlastnosti hyperelastické kosti jsou zvláště důležité při opravě kostí v hlavě a obličeji.

"V kraniofaciálních defektech můžeme vytvořit objekt, který fixuje nebo pokrývá vadu, což nám umožňuje zachovat symetrii obličeje," řekl Shah. "Můžeme tisknout něco, co je specifické pro pacienty. Materiál projde lešením. To je důležité, protože pokud nemáte krevní cévy v defektu, můžete mít tkáňovou nekrózu [smrt tkání]. Na lešení buňky usadí nový kostní materiál. Při trvalých implantátech je musíte v průběhu času vyměnit. Tento nový materiál roste s pacientem a je neinvazivní. "

Antibiotika by mohla být přidána pro kontrolu infekce.

Výzkumníci provádějí 3-D tiskový proces při pokojové teplotě, což jim umožňuje přidávat do inkoustu další prvky, jako jsou antibiotika.

"Můžeme zabudovat antibiotika ke snížení možnosti infekce po operaci," řekl Shah. "V případě potřeby je také možné kombinovat inkoust s různými typy růstových faktorů, aby se dále zlepšila regenerace. Je to opravdu multifunkční materiál. "

Přečtěte si více: Jsou možné transplantace hlavy … a etické? »

Personalizované náhrady

Lékaři, kteří používají syntetický kostní materiál společnosti Shah, by mohli skenovat tělo pacienta a vytvořit na trojrozměrné tiskárně personalizované náhradní kosti.

Flexibilní mechanické vlastnosti biomateriálu umožňují lékaři jednoduše řezat a tvarovat je v průběhu chirurgického zákroku. Nejen, že je to rychlejší, řekl Shah, ale také méně bolestivý ve srovnání s použitím autoprotilátky.

Doufá, že získá vládní a firemní finanční prostředky, a nedávno založila na severozápadu startovní podnik, aby prozkoumal žádosti o její práci.

Shah se těší na den, kdy "doba obratu pro implantát specializovaný pro zákazníka může být do 24 hodin. To by mohlo změnit svět kraniofaciální a ortopedické chirurgie a doufám, že zlepší výsledky pacienta. "