Дослідники з Університету Сонгюнгван та Гарварда модифікували стандартний клейовий пістолет для 3D-друку матеріалу, подібного до кісткового. За допомогою цього пристрою можна буде усувати переломи просто під час операції, створюючи індивідуальні трансплантати.
Науковці стверджують, що випробуваний на кроликах винахід буде особливо корисним для роботи з переломами неправильної форми під час хірургічного втручання.
«Наскільки я знаю, науці не відомі приклади застосування подібної технології для заміни кісткової тканини під час операції. Тобто ця технологія є унікальною», – розповів виданню Live Science біомедичний інженер Чон Син Лі, провідний автор дослідження.
Як правило, значні переломи або інші дефекти кісток потребують кісткової пластики та металевого кріплення, приміром, штифта або пластини для підтримки зламаної кістки. Однак форма цих імплантатів часто не відповідає конкретному перелому пацієнта, що може призводити до неправильного зрощення та зниження стабільності кісток.
Попередні дослідження показали, що можна виготовляти індивідуальні кісткові трансплантати за допомогою 3D-друку для окремих пацієнтів. Проте на їхнє виготовлення були потрібні значний час та зусилля. До того ж їх не можна було використовувати безпосередньо під час операції.
Що відомо про нову технологію?
У дослідженні, висновки з якого опублікував журнал Device, Лі та його колеги докладно описали новий метод 3D-друку кісткового замінника безпосередньо на переломі за допомогою клейового пістолета. У ході своєї роботи вони успішно протестували технологію на кроликах із переломами кінцівок.
У традиційному 3D-друці зазвичай використовують гнучке пластикове волокно. Спочатку його нагрівають, а потім надають йому потрібної форми. Однак Лі та його колеги створили волокно, що складається з двох матеріалів: полікапролактону, що використовувався у попередніх дослідженнях для створення біорозкладних кісткових каркасів, та гідроксіапатиту, мінеральної форми кальцію, що є важливою для структури кісток. Учені також додали до матеріалу два антибіотики для запобігання інфекції; ці препарати повільно виводяться протягом кількох тижнів.
Використовуючи клейовий пістолет, модифікований для екструзії цього волокна за низької температури, дослідники спочатку створили невеличкі фігурки, які остигали до температури тіла протягом 40 секунд. А потім надрукували 3D-кісткові трансплантати безпосередньо на переломах та дефектах під час операцій, зроблених новозеландським білим кроликам (Oryctolagus cuniculus). Команда зафіксувала переломи металевими пластинами та гвинтами, а потім заповнила кісткові дефекти або спеціальним кісткоподібним волокном, або традиційним кістковим цементом.
Після 12 тижнів спостереження за станом кроликів учені побачили дивовижні наслідки свого експерименту. У тварин, яких лікували за допомогою нового методу, результати були кращими (йдеться, зокрема, про формування кісткової тканини та зростання кісток), порівняно з кроликами, яких лікували традиційно.
Чон Син Лі зауважив: «Необхідні подальші дослідження на великих тваринах, перш ніж технологія буде апробована на людях. Ми вважаємо, що цей підхід може знайти широке застосування у травматології майбутнього».
Фото: Unsplash
