Металните импланти и имплантите на титаниева основа остават стандарт за стабилизиране на тежки костни фрактури, но производството им е скъпо и е трудно да се адаптират към индивидуалните нужди на пациентите. И макар че 3D печатът отваря вратата към по-персонализирани решения, той все още изисква значително време и ресурси.
В търсене на по-бърз и по-достъпен вариант, изследователи от университета Сунгюнкван в Корея разработват техника, която може да създава костни импланти, специфични за всеки пациент, без високите разходи и забавяния, характерни за традиционните методи.
Техният „пистолет за лекуване на кости“ прилича на преносим 3D принтер, но вместо пластмаса, той изтласква биоразградими полимерни структури директно върху счупените кости по време на операция.
Устройството разтапя специални полимерни „куршуми“ при безопасна температура от 60°C, достатъчно ниска, за да предпази околната тъкан, докато формира индивидуално пригодена рамка за растеж на нова кост.
Целеви костни импланти, специфични за всеки пациент
Джънг Сънг Лий, изследовател в областта на биомедицинското инженерство в университета Сунгюнкван в Корея, и неговият екип създават инструмент, който изтласква биосъвместима нишка, която бързо се втвърдява, задържайки костта на място и подпомагайки естественото заздравяване без разходите и забавянето на традиционните импланти.
Създаването на лепило-пистолет, който да може да възстановява кости, се оказва трудно за екипа на Лий. Стандартното горещо лепило се топи при температура над 100°C – твърде висока за жива тъкан. Материалът трябва също да се втвърдява с якост, подобна на естествената кост, и постепенно да се разгражда, за да може новата кост да го замести.
Тези три предизвикателства – безопасна температура, якост, подобна на костта, и контролирано биоразграждане – са насочили дизайна на структурата за заздравяване на костите, пише Ars Technica.
Както обяснява Лий, неговият екип тества няколко смеси, преди да намери подходящата. Те комбинираха поликапролактон, одобрен от FDA термопластичен материал, който се разгражда безопасно в тялото в рамките на няколко месеца, с хидроксиапатит, минерал, който спомага за растежа на нова костна тъкан.
След коригиране на пропорциите, те създават смес, която се топи при ниска температура от 60 °C, се свързва здраво с костта, остава здрава по време на заздравяването и постепенно се разгражда, докато естествената тъкан я замества.
Пистолетът ускорява възстановяването на фрактурите
След като усъвършенстват сместта за лекуване на кости, Лий и колегите му преминават към опити с животни, тествайки устройството върху зайци със счупени бедрени кости. Тези, които са лекувани с пистолета, се възстановяват по-бързо от зайците, лекувани със стандартен костен цимент, който е обичайна търговска опция.
Въпреки това, бавното разграждане на материала пречи на пълното възстановяване на фрактурите, което подчертава необходимостта от по-нататъшно усъвършенстване, преди да могат да започнат изпитвания върху хора.
Лий сега се стреми да ускори разграждането и да добави антибиотици към сместа, така че имплантът да може постепенно да освобождава лекарства за борба с инфекциите по време на заздравяването.
Друго предизвикателство е носещата способност. Зайците са леки, така че това, което работи при тях, може да не е подходящо за хора. Затова Лий отбелязва, че ще са необходими тестове върху по-големи животни, за да се гарантира дългосрочната безопасност.
Въпросът за уменията също е важен, тъй като лечебният пистолет работи като усъвършенстван пистолет за горещо лепене, но прецизността е от решаващо значение. Затова изследователите отбелязват, че хирурзите ще се нуждаят от обучение, за да използват инструмента ефективно и последователно, преди да може да се приложи в процедури върху хора.
Източник: InterestingEngineering
