Напечатаем косточку?

Компания Advanced Ceramics Research представила технологию, позволяющую оперативно создавать из специального полимерного материала участки кости на замену удалённым из-за повреждения или разрушенным заболеванием

Компания Advanced Ceramics Research (ACR), шт. Аризона, США, представила технологию, которая позволяет оперативно создавать из специального полимерного материала участки кости на замену удалённым из-за повреждения или разрушенным заболеванием. В последующем имплантированные фрагменты постепенно замещаются костной тканью.

На сегодняшний день операции на конечностях с серьёзными повреждениями костей являются весьма кропотливой и болезненной процедурой. Для замещения участков кости, которые были сильно раздроблены или ампутированы по причине заболеваний (например, опухолей и т.д.), хирургам часто приходится использовать костные заменители из различных биосовместимых материалов. Также для восполнения удалённых участков используются автотрансплантанты – участки кости из других частей тела самого пострадавшего. Для придания прочности в оперируемую конечность вживляют металлические спицы. Все вышеуказанные манипуляции, требующие "подгонки" имплантируемых заменителей, осуществляются хирургом вручную, и успешность операции напрямую зависит от уровня его профессионального мастерства. Кроме того, в некоторых случаях при серьёзных повреждёниях конечностей, к сожалению, единственно возможным вариантом остаётся ампутация.

Поскольку материалы ныне используемых костных заменителей не обладают достаточной прочностью, длина имплантантов может составлять не более 10-15 см. Часто вследствие отставания в росте, особенно у детей, после такой восстановительной хирургии повреждённая конечность имеет меньшую длину, чем здоровая.

Учёные компании ACR разработали методику, которая должна значительно повысить эффективность восстановительной хирургии костной ткани. Ими был создан полимерный материал, превосходящий, как утверждают разработчики, другие современные аналоги. По прочности это вещество не уступает самой кости, а по мере роста костной ткани постепенно "рассасывается" . Ранджи Вейдьянатан (Ranji Vaidyanathan), ведущий исследователь ACR, отмечает, что созданный полимер обладает оптимальной пористостью – диаметр его пор не слишком большой, что может уменьшить прочность, но и не слишком маленький, чтобы не угнетать дальнейшее его замещение костной тканью. Синтезированные сегменты, готовые для имплантации, внешне покрываются фосфатом кальция, что должно способствовать адгезии ("прилипанию") костных клеток на поверхности. Кроме того, в состав покрытия могут быть включены различные ростовые факторы, способствующие более быстрому росту костной ткани.

Суть собственно технологии, предложенной ACR, заключается в следующем. Допустим, у пострадавшего серьёзное повреждение бедренной кости, часть которой не подлежит восстановлению. Идея заключается в том, что с помощью компьютерной томографии или магнитно-резонансной съёмки здоровой конечности можно получить трёхмерную модель повреждённого участка кости. Далее, с помощью модифицированного варианта установки, используемой конструкторами, а также военными, на основе полученного трёхмерного изображения из упомянутого материала создаётся имплантант необходимой формы. Полученный фрагмент хирургическим путём вживляется на место удалённой кости.

Технология, над которой работают специалисты компании ACR, уже имела прецеденты в хирургии, однако пока никто не пробовал использовать её для восстановления костей, испытывающих большую нагрузку (например, бедренной). Так, ранее в этом году американский хирург Майкл Голдвассер (Michael Goldwasser) использовал технологию трёхмерной печати для создания керамического протеза участки нижней челюсти 73-летней американки.

Согласно экспериментальным данным ACR, адгезия костных клеток к поверхности имплантанта происходит примерно через восемь недель. В дальнейшем, по мере роста костной ткани, специальные клетки слой за слоем растворяют материал костного заменителя, а в образующемся пространстве формируются структурные единицы кости - остеоны. Согласно предположениям ACR, за 18 месяцев кость должна полностью заменить имплантированный фрагмент (не указывается, правда, какого именно размера).

Преимуществом технологии является то, что, как утверждается, необходимые сегменты могут создаваться практически "на лету", в операционной. По словам Тони Маллигана (Tony Mulligan), главы ACR, синтез больших участков может занять примерно полтора часа.

Пока предлагаемая технология была тестирована на тканевых культурах, а также в опытах с животными, однако Маллиган надеется на её успешное применение в операциях на людях.

Изыскания ACR финансируются Исследовательским отделом военно-морских сил США в рамках программы STTR (Navy Small Business Technology Transition program).

Поскольку пока технология является довольно свежей, а испытания, которые она должна пройти до интродукции в клинику, займут длительное время, примерные сроки начала её возможного практического применения пока не указываются.