Bilim adamları, çeşitli ameliyat türleri için hiperelastik kemikleri yazdırmak için bir yöntem geliştirdiklerini söylüyorlar.
Bilim adamları, insan "yedek parçalarındaki" gelişmeler hakkında bazı ilginç haberler aldı.
Yakında hasarlı insan kemiklerini 3 boyutlu yazıcıda oluşturulan sentetik, özelleştirilmiş kemiklerle değiştirmek mümkün olabilir.
Bu "hiperelastik" kemik, insan kemiğinde bulunan doğal bir kalsiyumdan yapılan "mürekkep" ile üretilecektir.
Bilim adamları, mevcut yöntemlere göre önemli bir ilerlemeyle, özel olarak basılmış kemiklerin hızlı bir şekilde kemik yenilenmesini ve büyümesini tetikleyebileceğini söylüyor.
Bu, tıbbi prosedürleri daha etkili, daha az ağrılı ve daha uzun süreli hale getirebilir.
Uygulamalar, kraniofasiyal, diş, omurga ve diğer kemik ve spor tıbbı yaralanmalarının onarımını içerebilir.
Northwestern Üniversitesi'ndeki bilim adamları kendi bulgular Science Translational Medicine dergisinde geçen ay.
Daha fazlasını okuyun: Diş hekimleri yakında 3 boyutlu antibakteriyel dişler basacak »
Araştırma ekibine liderlik eden Dr. Ramille Shah, malzeme bilimi ve mühendisliği bölümünde yardımcı doçenttir. Northwestern’deki McCormick Mühendislik Okulu ve Northwestern’in Feinberg Okulu’nda bir yardımcı doçent. İlaç.
Shah, hiperelastik kemiği "çok yönlü, büyüme faktörü içermeyen, osteorejeneratif, ölçeklenebilir ve cerrahi açıdan uygun bir biyomateryal" olarak tanımlıyor.
Bilim adamları, bir farede spinal füzyon gerçekleştirmek ve bir rhesus maymunundaki bir kafatası kusurunu onarmak için hiperelastik kemik yarattılar. Hayvan denemeleri devam edecek.
Shah ve ekibi, sentetik kemiklerinin insan denemelerinin beş yıl içinde başlayabileceğine inanıyor.
Northwestern'deki Shah Doku Mühendisliği ve Katmanlı Üretim Laboratuvarı'na başkanlık eden Shah, Healthline röportajında Bilim adamları ve klinisyenlerden oluşan ekibinin amacı, "çocuklarda kemik dokusu rejenerasyonu için 3 boyutlu yazdırılabilir bir biyomateryal geliştirmekti."
Travma veya doğumdan kaynaklanan kemik kusurlarından muzdarip pediatrik hastalar bu teknolojiden önemli ölçüde yararlanabilir.
Shah, "Cerrahların kraniyofasiyal kusurlar için kullandıkları mevcut malzemeler metal plakalar ve vidalar ve polimerlerdir, ancak yüz çalışmaları için bozunamayanlar değildir" dedi. "Artık birincil yol, hastanın kaburgalarından veya kalçalarından kemik parçaları almak ve bir" otomatik greft "yapmak - parçaları yeniden şekillendirmek istedikleri kusur alanına uyacak şekilde şekillendirin. Ancak bu yöntem vücudun başka yerlerinde sorunlara neden olabilir. Oto-greftler özellikle çocuklarda kullanılıyor çünkü pediyatrik hastalarda "yabancı cisimler" kullanmak istemiyorsunuz. "
Kemik implantasyonu ameliyatının çocuklar için ağrılı ve karmaşık olduğunu söyledi. Bir oto-greft için kemik toplama, başka komplikasyonlara ve ağrılara yol açabilir. Bazen metal implantlar kullanılır, ancak bu büyüyen çocuklar için kalıcı bir çözüm değildir.
Shah, "Yetişkinlerin implantlar konusunda daha fazla seçeneği var" dedi. “Pediatrik hastalar yok. Onlara kalıcı bir implant verirseniz, gelecekte büyüdükçe daha fazla ameliyat yapmanız gerekir. Yıllarca zorluklarla karşılaşabilirler. "
Daha fazlasını okuyun: 3 boyutlu ilaçlar: Eczaneniz artık reçetenizi yazdıracak »
Doğal kemik bileşeni başarı için çok önemlidir.
Shah'ın biyomateryalinin ana bileşeni, doğal omurgalı kemiğinin ana yapısal öğesi (ağırlıkça yüzde 90) olan bir kalsiyum fosfatı olan hidroksiapatittir.
Shah ve meslektaşları, dokuyu katıdan çok sıvı gibi yapan bir çözücüde yüzde 90 hidroksiapatit ile yüzde 10 biyolojik olarak uyumlu, biyolojik olarak parçalanabilir tıbbi polimeri karıştırıyor.
Shah, "Tutarlılık, Elmer’in tutkalı gibi," dedi.
Karışıma, 3 boyutlu yazıcıda kullanıldığı için "mürekkep" adı verilir.
Karışım ekstrüde edildikten sonra ana çözücü hemen buharlaşır ve malzemeyi katılaştırır. Malzemenin yapısı gözeneklidir ve oda sıcaklığında kullanılabilir.
Shah, "Yüksek gözeneklilik kritiktir çünkü hücreler ve kan damarları, doku entegrasyonunu artırmak için yapısal iskeleye sızmalıdır" dedi.
Ek olarak, yüksek hidroksiapatit konsantrasyonu, hızlı kemik yenilenmesine neden olan bir ortam yaratır.
Shah, "[Hiperelastik kemik], doğal kemiğe indirgemek ve yeniden biçimlendirmek için tasarlandı ve bu nedenle hastayla birlikte büyüyebilir," dedi. "Bu, metal plakalar veya implantlarda olduğu gibi gelecekteki ameliyat ihtiyacını ortadan kaldırıyor."
Daha fazlasını okuyun: Araştırmacılar insan dokusunu yazdırmanın bir yolunu keşfetti »
Hiperelastik kemik çok yönlüdür ve çeşitli güçlerde basılabilir.
Bu, oldukça elastik kemikler, önemli yüklere dayanabilen kemiklerin yanı sıra daha içi boş veya yoğun olanları da içerir. Shah, bu mekanik özelliklerin 3 boyutlu basılı nesnenin mimarisi tarafından belirlendiğini söyledi.
Sentetik kemik, her hasta için özelleştirilebilir.
Shah, çeşitli uygulamaların omurga kırıkları, spor hekimliği yaralanmaları ve yumuşak dokudan kemiğe iyileşme gerektiren ACL ve rotator manşet yaralanmaları için onarımları içerdiğini söyledi.
Kraniyofasiyal ve diş uygulamalarında ve yüz deformitelerinde, yedek kemik, "mükemmel bir şekilde uyacak şekilde" yazdırılabilir. Hastanın simetrisi ve anatomisi, özellikle hasta sonucu için önemli olan estetik bir bileşenin olduğu durumlarda ”diye konuştu. dedim.
Shah, "Materyal de oldukça elastik ve cerrahlar onu manipüle edebilir" dedi. “Şu anda mevcut malzemeler çok esnek ve kesilmesi ve şekillendirilmesi zor değil. Cerrahlar bunu duyduğunda çok heyecanlandılar. "
Daha fazlasını okuyun: Yapay pankreas makinesiyle yaşamak »
Hiperelastik kemiğin özellikleri, özellikle baş ve yüzdeki kemiklerin onarımında çok önemlidir.
Shah, "Kraniyofasiyal kusurlarda, kusuru düzelten veya örten, yüz simetrisini korumamıza izin veren bir nesne oluşturabiliriz" dedi. "Hastaya özel bir şeyler yazdırabiliriz. Malzeme iskeleden geçecek. Bu önemlidir, çünkü kusur içinde kan damarlarınız yoksa doku nekrozu [doku ölümü] olabilir. İskelede hücreler yeni kemik materyali biriktirecektir. Kalıcı implantlarla bunları zamanla değiştirmeniz gerekir. Bu yeni materyal hasta ile birlikte büyüyor ve noninvaziv. "
Enfeksiyonu kontrol altına almak için antibiyotikler eklenebilir.
Araştırmacılar, 3 boyutlu baskı işlemini oda sıcaklığında gerçekleştirerek, mürekkebe antibiyotikler gibi diğer elementleri eklemelerine olanak tanıyor.
Shah, "Ameliyat sonrası enfeksiyon olasılığını azaltmak için antibiyotik ekleyebiliriz" dedi. Ayrıca, rejenerasyonu daha da geliştirmek için gerekirse mürekkebi farklı büyüme faktörleriyle birleştirebiliriz. Gerçekten çok işlevli bir malzeme. "
Daha fazlasını okuyun: Kafa nakli mümkün mü… ve etik mi? »
Shah'ın sentetik kemik malzemesini kullanan cerrahlar, hastanın vücudunu tarayabilir ve 3 boyutlu bir yazıcıda kişiselleştirilmiş yedek kemik oluşturabilir.
Biyomateryalin esnek mekanik özellikleri, doktorların cerrahi bir prosedür sırasında onu kolayca kesip boyutlandırmasına olanak tanır. Shah, bunun yalnızca daha hızlı değil, aynı zamanda oto-greft materyal kullanımına kıyasla daha az ağrılı olduğunu söyledi.
Shah, 2009 yılında araştırmasına başladığında, fakülte başlangıç fonu aldı ve Ulusal Sağlık Enstitüleri'nden (NIH) sürekli destek aldı.
Devlet ve kurumsal fon sağlamayı umuyor ve kısa süre önce, çalışmalarına yönelik uygulamaları keşfetmek için Northwestern'de bir başlangıç şirketi kurdu.
Shah, "bir müşteri için uzmanlaşmış bir implantın geri dönüş süresinin 24 saat içinde olabileceği bir günü sabırsızlıkla bekliyor. Bu, kraniyofasiyal ve ortopedik cerrahi dünyasını değiştirebilir ve umarım hasta sonuçlarını iyileştirir. "