Politechnika Warszawska: innowacyjna metoda odbudowy kości

Mała, lekka gąbeczka stworzona na Politechnice Warszawskiej wygląda niepozornie, ale odgrywa wielką rolę: jest „rusztowaniem” pomagającym w odbudowie kości. Łatwiej też będzie ją wykorzystać na sali operacyjnej niż inne substytuty kości – zapewniają jej twórcy, naukowcy z PW.

Czymś powszechnym w medycynie są dzisiaj tzw. substytuty kości, czyli implanty pomagające w powrocie do zdrowia osobom, u których z jakiegoś powodu brakuje części tkanki kostnej. Stosuje się je w przypadkach uszkodzeń, które samodzielnie się nie naprawią. Lekarze muszą wówczas skłonić organizm do samoistnego odbudowania kości – właśnie poprzez umieszczenie w tkance specjalnego implantu.

Największa liczba prac naukowych dotyczy implantów drukowanych w drukarkach 3D. Ich zaletą jest otrzymanie dowolnego, dopasowanego kształtu do konkretnego ubytku widocznego w obrazie RTG. Jednak drukowanie 3D zajmuje kilka godzin, zatem nie ma możliwości dopasowania rozmiaru implantu w warunkach sali operacyjnej. Dlatego taki implant musi być przygotowany przed przystąpieniem do operacji. Najlepiej, gdyby implant można było dopasować do kształtu ubytku w czasie zabiegu. Rozwiązania tych problemów pojęli się naukowcy z Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej.

Wynik ich pracy wygląda dość niepozornie – to niewielka owalna pianka o objętości około 10 centymetrów sześciennych, ważąca poniżej jednego grama. – O lekkości tego materiału decyduje jego porowatość – w materiale znajduje się bardzo dużo pustych, wzajemnie połączonych kanalików – tłumaczy w rozmowie z PAP Monika Budnicka, doktorantka PW i główna twórczyni implantu. – Kanaliki te są bardzo ważne, ponieważ nasz materiał ma służyć jako „rusztowanie” dla komórek odbudowującej się kości. Komórki te muszą się więc po pierwsze zmieścić w nim, a po drugie – musimy uwzględnić w nim ujście dla produktów przemiany materii komórek – mówi.

W przeciwieństwie do sztywnych implantów drukowanych w 3D, materiał opracowany w Politechnice Warszawskiej jest elastyczny. Można go też nasączać wodą – a więc także różnego rodzaju składnikami biologicznymi. Opracowany implant wykonany jest z tego samego materiału używanego do drukowania 3D, natomiast ze względu na zastosowaną metodę wytwarzania posiada zupełnie odmienne cechy. – Materiał zrobiony jest z polimeru na bazie kwasu mlekowego, który naturalnie występuje w naszym organizmie. Implant po pewnym czasie powinien się w tym organizmie rozłożyć – tłumaczy dr Agnieszka Gadomska-Gajadhur z Wydziału Chemicznego PW.

Implant powinien też być znacznie łatwiejszy do wykorzystania na sali operacyjnej. – Implant jest stosunkowo elastyczny, dlatego można go przyciąć na miejscu operacji – nie jest to możliwe w przypadku implantów 3D – zwraca uwagę Monika Budnicka.

Pomysł na nowy materiał wziął się z zabiegu rekonstrukcji więzadła krzyżowego przedniego w kolanie – chemikom z PW podsunął go ortopeda prof. Krzysztof Ficek. – W trakcie rekonstrukcji więzadła krzyżowego nawierca się kanały kostne – czyli uszkadza kość – tak, aby mieć o co zaczepić to nowe, wprowadzane do organizmu więzadło. Te kanały kostne zazwyczaj wypełnia się „mozaiką tkankową”, zlepkiem tkanek pobieranych najczęściej od kilku zmarłych osób – tłumaczy dr Gadomska-Gajadhur.

Pobieranie materiału od innych osób niesie ze sobą pewne problemy. Materiał ten nie zawsze jest najlepszej jakości – wśród dawców może np. znajdować się starsza osoba, której kości nie były już w dobrym stanie. Stworzony przez warszawskich chemików substytut kości tej wady nie ma. Wręcz przeciwnie – może być spersonalizowany. – Oznacza to, że możemy pobrać komórki od pacjenta, któremu chcemy go wszczepić, wyekstrahować komórki macierzyste, np. z jego komórek tłuszczowych, nanieść na ten implant i przeszczepić do kanałów kostnych – tak, żeby jego kość szybciej się odbudowała, odbudowywana tkanka była lepiej zakotwiczona, a pacjent szybciej wrócił do zdrowia – mówi dr Gadomska-Gajadhur.

Wynalazek pomyślnie przeszedł przez fazę badań w laboratorium. Aby jednak myśleć o wprowadzeniu go na rynek, musi on być badany dalej. Do tego jednak potrzebne są większe fundusze. – Zainteresowanie pomysłem wyrażają zagraniczne firmy – choć my oczywiście najchętniej chciałybyśmy pozyskać jako inwestora polską firmę, ponieważ jest to polski wynalazek – dodają badaczki.

W Olsztynie przeprowadzono pionierską operację rekonstrukcji żuchwy. U pacjentki z wrodzoną wadą żuchwy wstawiono implanty przygotowane przez Pracownię Indywidualnych Implantów Medycznych w Łodzi.

Oprac. AF na podst. http://naukawpolsce.pap.pl/

Fot. Archiwum