Mesterséges csontok: a legutóbbi 3-dimenziós nyomtatás
Tartalomjegyzék:
- A gyermekek segítése
- A megfelelő összetevők
- Sokoldalú termék
- Fontos a fej-, arc-műtéteknél
- Személyre szabott csere
A tudósoknak vannak érdekes hírei az emberi "pótalkatrészek fejlődéséről. "
Hamarosan lehetséges a károsodott emberi csontok helyettesítése szintetikus, testreszabott csontokkal, amelyek egy 3-dimenziós nyomtatón készültek.
Reklám ReklámEz a "hiperelasztikus" csont egy "tintával" kerül elő, amelyet az emberi csontban található természetes kalciumból készítenek.
A jelenlegi módszerek jelentős előrelépésében a tudósok szerint az egyéni nyomtatott csontok gyorsan előidézhetik a csont regenerálódását és növekedését.
Az orvosi eljárások hatékonyabbá, kevésbé fájdalmasakká és hosszabb ideig tarthatnának.
ReklámAlkalmazások közé tartozhat a kraniofacial, a fogászati, a gerincvelő és egyéb csont- és sport-orvosi sérülések javítása.
A Northwestern Egyetem kutatói a múlt hónapban publikáltak eredményeket a Science Translational Medicine folyóiratban.
AdvertisementAdvertisementBővebben: A fogorvosok hamarosan kinyomtatják a 3-D antibakteriális fogakat »
A gyermekek segítése
A kutatócsoport vezetője, Ramille Shah Ph.D., a Northwestern McCormick School of Engineering mérnöki és mérnöki tanszékének professzora, valamint a sebészi asszisztens professzora a Northwestern Feinberg Orvostudományi Iskolájában.
Shah leírja a hiperelasztikus csontot, mint "rendkívül sokoldalú, növekedésfaktor-mentes, osteoregeneratív, méretezhető és műtéti szempontból elfogadható bioméret. „
A tudósok hiperelasztikus csontot hoztak létre, hogy gerincfúziót hajtsanak végre egy patkányon, és megjavítsák a koponya hiányát a rhesus majomban. Az állatkísérletek folytatódni fognak.
Shah és csapata úgy vélik, hogy öt év múlva megkezdődhetnek a szintetikus csontok emberi próbái.
AdvertisementMarketingShah, a Northwestern Shah Tissue Engineering és Additive Manufacturing Laboratórium vezetője elmondta egy Healthline interjúban, hogy kutatói és klinikusainak csapata "megteremtette a 3 dimenziós nyomtatható biomateriát a csontszövethez regeneráció gyermekeknél. "
A trauma vagy a születésből származó csontveszteségben szenvedő gyermekek jelentősen kihasználhatják ezt a technológiát.
"A jelenlegi anyagok sebészek használják a kraniofacial hibák fémlemezek és csavarok, és polimerek, de nem lebomló is, az arc munka," mondta Shah. "Az elsődleges módszer most, hogy a páciens bordáiból vagy csípőiről csontdarabokat készítsen, és" auto-graft "-ot alakítson ki - a darabokat úgy alakítsa át, hogy illeszkedjenek a defekt térhez, amelyet átformálni akarnak. De ez a módszer problémákat okozhat máshol a testben. Az auto-graftokat különösen a gyermekek számára használják, mivel gyermekeknél nem kíván "idegen testeket" használni. "
ReklámA csontbeültetés sebészeti és fájdalmas a gyermekek számára, mondta. A csontgyűjtés az auto-graft esetében más szövődményekhez és fájdalmakhoz vezethet.Fémszerű implantátumokat néha használnak, de ez nem állandó javítás a növekvő gyermekek számára.
"A felnőtteknek több lehetősége van az implantátumok esetében" - mondta Shah. "A gyermekgyógyászati betegek nem. Ha állandó implantátumot adsz neked, akkor több műtétet kell tennie a jövőben, ahogy növekedni fog. Ezek nehézségekkel szembesülhetnek. "
AdvertisementMegjelölésBővebben: Háromdimenziós gyógyszerek: A gyógyszertár most kinyomtatja az Ön receptjét.»
A megfelelő összetevők
A természetes csontkomponens kritikus a sikerhez.
Shah biomateriájának fő összetevője a hidroxiapatit, a kalcium foszfátja, amely a természetes gerinces csont legfontosabb szerkezeti eleme (90 tömegszázalék).
AdvertisementShah és kollégái 90 százalékos hidroxiapatitot elegyítenek 10 százalékos biokompatibilis, biológiailag lebomló orvosi polimerrel olyan oldószerben, amely a textúrát inkább folyadékhoz hasonlítja, mint szilárd anyag.
"A konzisztencia olyan, mint Elmer ragasztója" - mondta Shah.
AdvertisementAdvertisementA keveréket "tinta" -nak nevezik, mert egy 3-D nyomtatóban használják.
Ha a keveréket extrudálják, a fő oldószer azonnal elpárolog, és megszilárdítja az anyagot. Az anyag szerkezete porózus, szobahőmérsékleten használható.
"A magas porozitás kritikus, mert a sejtek és az erek belerohadnak a szerkezeti állványba, hogy fokozzák a szöveti integrációt" - magyarázta Shah.
Emellett a hidroxiapatit magas koncentrációja olyan környezetet teremt, amely gyors csontregenerációt okoz.
"A [hiperelasztikus csont] úgy tervezték, hogy lebontja és átalakítja a természetes csontot, és ezért növekedhet a pácienssel" - mondta Shah. "Ez megakadályozza a jövőbeni műtétek szükségességét, ahogyan a fémlemezeket vagy az implantátumokat. "
Bővebben: A kutatók felfedezik az emberi szövet kinyomtatásának módját."
Sokoldalú termék
A hyperelastic csont sokoldalú és különböző erősségű.
Ez magában foglalja a rendkívül rugalmas csontokat, amelyek képesek ellenállni a jelentős terhelésnek, valamint az üreges vagy sűrűbbeknek. Ezeket a mechanikai tulajdonságokat a 3-D nyomtatott objektum architektúrája határozza meg, mondta Shah.
A szintetikus csont testre szabható minden beteg számára.
A különféle alkalmazások magukban foglalják a gerinctörések javítását, a sport-orvosi sérüléseket, valamint az ACL és a rotator mandzsettás sérüléseket, amelyek lágyszövet-csontos gyógyulást igényelnek.
A craniofacial és a fogászati alkalmazásokban, valamint az arcdeformációk esetében a csont csont kinyomtatható "tökéletesen illeszkedik a páciens szimmetria és anatómiájába, különösen olyan esetekben, amikor az esztétikai komponens fontos a beteg kimeneteléhez" - mondta..
"Az anyag rendkívül rugalmas, és a sebészek manipulálhatják azt" - mondta Shah. "A rendelkezésre álló anyagok nagyon rugalmasak, és nem nehéz vágni és alakítani. Amikor a sebészek ezt hallották, nagyon izgatottak voltak. "
Bővebben: Mesterséges hasnyálmirigy-élettel való élés"
Fontos a fej-, arc-műtéteknél
A hiperelasztikus csont tulajdonságai különösen fontosak a fej és az arc csontjai javításában.
"A craniofacial hibákban olyan objektumot hozhatunk létre, amely javítja vagy fedezi a hibát, lehetővé téve számunkra az arcszimmetria fenntartását" - mondta Shah. "Olyan dolgot tudunk kinyomtatni, amely beteg-specifikus. Az anyag áthalad az állványon. Ez azért fontos, mert ha nem rendelkezünk véredényekkel a hiba alatt, szöveti nekrózist (szöveti halál) okozhat. Az állványon a sejtek új csontanyagot helyeznek el. Az állandó implantátumokkal idővel cserélni kell őket. Ez az új anyag a beteggel nő és nem invazív. "
Antibiotikumok adhatók hozzá a fertőzés kontrollálására.
A kutatók szobahőmérsékleten hajtják végre a 3 dimenziós nyomtatási folyamatot, amely lehetővé teszi számukra, hogy más elemeket, például antibiotikumokat adjanak hozzá a festékhez.
"Beépíthetjük az antibiotikumokat a sebészeti beavatkozás lehetőségének csökkentése érdekében" - mondta Shah. "A tintát más típusú növekedési faktorokkal is kombinálhatjuk, ha szükséges, a regeneráció fokozása érdekében. Ez tényleg többfunkciós anyag. "
Bővebben: Lehetséges-e a fejet transzplantáció … és etikus? »
Személyre szabott csere
A Shah szintetikus csontanyagát használó sebészek képesek lennének a beteg testének beolvasására és egy személyre szabott csont csont létrehozására egy 3-D nyomtatón.
A bioméret rugalmas mechanikai tulajdonságai lehetővé teszik az orvosok számára, hogy sebészi beavatkozás közben könnyen vágják és méretezzék. Nem csak ez gyorsabb, mondta Shah, de kevésbé fájdalmas is az auto-graft anyag használatához képest.
Amikor 2009-ben elkezdte a kutatást, Shah kapta a kar kezdeti finanszírozását, és folyamatosan támogatta az Országos Egészségügyi Intézet (NIH).
Azt reméli, hogy szerez kormányzati és vállalati finanszírozást, és nemrégiben alapító vállalkozást alapított meg a Northwesternben, hogy felkutassa a munkájához szükséges alkalmazásokat.
Shah várakozással tekint a napra, amikor "az ügyfelek számára specializált implantátum átfutási ideje 24 órán belül lehet. Ez megváltoztathatja a craniofacial és ortopéd sebészet világát, és remélem, javítani fogja a betegek kimenetelét. „
