Дагмара Слота из Краковского технологического университета, которая создает свою первую исследовательскую группу в рамках программы NCBR LIDER, рассказывает журналу Science в Польше об имплантате, напоминающем естественную костную ткань, который будет стимулировать размножение костеобразующих клеток.
Как поясняет исследователь, костные дефекты или реконструкции в настоящее время лечатся в основном с помощью аутогенной или аллогенной трансплантации. В первом случае у пациента берут фрагмент собственной кости из участка тела малой эстетической значимости. Затем форму этого фрагмента следует адаптировать к дефекту и разместить на месте недостатка. В свою очередь, аллогенная трансплантация предполагает сбор костного материала от чужого человека, чаще всего умершего, при этом донор и реципиент должны иметь совместимые антигены. «После такой трансплантации все равно следует принимать иммунодепрессанты. Также могут возникнуть иммунологические осложнения. Более того, ожидание донора зачастую требует терпения и времени», — отмечает Дагмара Слота.
Как объясняет биотехнолог, на рынке есть и коммерческие имплантаты, но чаще всего они изготавливаются из металлов, которые несут риск коррозии. Стоит такой персонализированный металлический имплантат еще и дорого, поскольку требует изготовления отдельной формы для каждого пациента.
Ученые решили создать материал (вместе с технологией его получения), который в конечном итоге можно будет использовать для 3D-печати персонализированных имплантатов из костной ткани.
«Изначально мы хотим сосредоточиться на имплантатах лицевой кости. Здесь важны не только эстетические аспекты, такие как восстановление симметрии контуров лица, но и влияние нового материала на функции кости – например, на функцию глазницы, приема пищи или речи. Череп также отвечает за защиту самого важного органа человеческого тела – головного мозга, который является центром нервной системы. Все это определяет нашу цель — разработать материал для 3D-печати костных имплантатов», — говорит Дагмара Слота.
Материалы, которые вступают в контакт с живыми организмами, должны подвергаться широкомасштабным испытаниям. Ученые будут стремиться к тому, чтобы имплантат имел прочность или твердость, аналогичную натуральной кости. Планируются испытания in vitro, то есть в стекле в моделируемой биологической среде, и в конечном итоге будет проверена безопасность in vivo.
«Мы хотим, чтобы наш материал имел некоторые новые функции по сравнению с другими доступными в настоящее время материалами для биопечати. Одно из предположений – биологическая активность. Это означает, что имплантат будет стимулировать размножение костеобразующих клеток, что приведет к более быстрому выздоровлению пациента. Фазовый состав материала также должен напоминать природную кубическую ткань. Он будет слегка пористым и это позволит врастать в него кровеносным сосудам, что, в свою очередь, минимизирует риск смещения. Планов много, но я верю, что все они будут реализованы", - говорит Дагмара Слота.
Исследователь убежден, что печать персонализированных инновационных имплантатов с использованием технологии 3D-печати позволит пациентам пройти процедуру быстрее, тем самым сократив время ожидания.
«Процедура изготовления 3D-модели самого имплантата начинается с иллюстрации формы и размеров дефекта, который необходимо заполнить. Чаще всего это делается с помощью рентгеновской компьютерной томографии или магнитно-резонансной томографии. Затем имплантат распечатывается, и пациент может пройти операцию. Это сокращает всю процедуру до нескольких дней. Следовательно, можно будет быстро выполнить процедуру с вживлением персонализированного имплантата, что за счет стимуляции костеобразующих клеток приведет к более быстрому выздоровлению", - резюмирует руководитель команды, в состав которой также входит нанотехнолог, автоматизатор. и инженер-робототехника, а также специалисты в области 3D-печати, медицинской микробиологии, иммунологии и лабораторной диагностики, а также материалов и биомедицинской инженерии.
Дагмара Слота признает, что в медицинской практике уже известны попытки вживления персонализированных 3D-печатных имплантатов. В случае с имплантатом также следует принимать лекарства, препятствующие его отторжению организмом, но вид, дозу и продолжительность приема лекарства определяет врач.
Биотехнолог подчеркивает, что новым в ее проекте станет состав материала и его способность ускорять регенеративные процессы.
«Имплантат будет основан на полимерах, которые будут соответствующим образом модифицированы для повышения биоактивности», — говорит исследователь, отмечая, что детали состава имплантата должны оставаться в секрете, поскольку на рынке пока нет материала с таким составом, как она и ее группа. члены спроектированы.
Наука в Польше, Каролина Душчик
цвет/бар/
