Implanty na miarę

Kiedy dochodzi do uszkodzenia tkanek, organizm uruchamia naturalny mechanizm naprawy. Krew odgrywa w tym bardzo ważną rolę – w miejscu urazu powstaje krwiak regeneracyjny, który tworzy mikrośrodowisko wspomagające regenerację. Ten krwiak przyciąga do uszkodzonego miejsca komórki, cząsteczki i białka niezbędne do leczenia. Organizm radzi sobie doskonale z drobnymi ranami, ale w przypadku poważniejszych uszkodzeń regeneracja bez wspomagania bywa wolniejsza i mniej efektywna. Zespół naukowców z Uniwersytetu w Nottingham opracował sposób, który może zrewolucjonizować leczenie urazów – nową metodę tworzenia implantów regeneracyjnych z wykorzystaniem krwi pacjenta. Badacze postanowili wykorzystać naturalny proces leczenia i go udoskonalić. Zamiast tworzyć materiały imitujące krwiaka, do naturalnej krwi dodali syntetyczne peptydy – amfifile – poprawiające jego strukturę. Amfifile to białka wykazujące zdolność przyciągania cząsteczek wodnych oraz tłuszczowych i sprzyjające tworzeniu produktywnego środowiska regeneracyjnego.

Nowa metoda ma ogromny potencjał, gdyż pozwala na tworzenie implantów regeneracyjnych z krwi pacjenta, a to daje wiele korzyści – przede wszystkim sprawia, że materiał jest dostępny oraz łatwy do pozyskania. Co więcej, takie struktury można stworzyć za pomocą druku 3D, więc implanty można dostosować do indywidualnych potrzeb pacjenta. Można je łatwo modyfikować w zależności od kształtu i lokalizacji urazu. W celu przetestowania tej metody naukowcy przeprowadzili eksperymenty na szczurach, którym usunięto fragmenty kości czaszki. W szczeliny wprowadzono struktury RH stworzone z krwi szczurów. Po sześciu tygodniach eksperymentu zaobserwowano, że regeneracja kości u zwierząt z nową metodą była o 12% lepsza niż w przypadku zastosowania tradycyjnych substytutów kości. U szczurów, które nie otrzymały żadnej terapii, proces regeneracji przebiegał o wiele słabiej. Nowa tkanka kostna stanowiła jedynie 30% uszkodzonego obszaru. Ta przełomowa metoda może otworzyć nową erę w leczeniu urazów w obszarze regeneracji kości i w szerszym ujęciu – medycyny regeneracyjnej. Krew jest bowiem darmowa i łatwo dostępna – wystarczy pobrać ją od pacjenta. Dzięki zastosowaniu własnej krwi pacjenta ryzyko powikłań związanych z odrzutem jest minimalne.

W świecie nowoczesnej medycyny pojęcie implantów indywidualnych zyskuje coraz większą popularność. W największym uproszczeniu można je porównać do garnituru szytego na miarę, w którym każdy element jest dopasowany. W przeciwieństwie do seryjnych implantów w produkowanych standardowych rozmiarach indywidualne implanty powstają na podstawie precyzyjnych danych anatomicznych. Proces rozpoczyna się od tomografii komputerowej. Pozwala ona na szczegółowe odwzorowanie struktury anatomicznej. Następnie tworzony jest wirtualny model. Na jego podstawie projektuje się implant, najczęściej z siatki tytanowej. W fizyczny wzorzec model można przekształcić za pomocą drukarki 3D. Chociaż nie istnieje zabieg pozbawiony przynajmniej minimalnego ryzyka, stosowanie implantów indywidualnych obniża prawdopodobieństwo komplikacji. Większość potencjalnych problemów bywa bowiem rozwiązywana na etapie projektowania wirtualnego.

Naukowcy ciągle eksperymentują

Warto przypomnieć, że badania nad optymalnym materiałem dla implantów sięgają przełomu XIX i XX w. Od tamtego czasu naukowcy eksperymentowali z porcelaną, srebrem, ołowiem, stopami platynowo-irydowymi i chromo-kobaltowo-molibdenowymi. Przełomem okazało się odkrycie dokonane przez Ingvara Branemarka. Naukowiec wykazał, że tytan ma właściwości czyniące go idealnym kandydatem na implanty. Chociaż tytan jest powszechnie uważany za materiał neutralny, w literaturze naukowej pojawiają się sporadyczne doniesienia o alergiach na implanty tytanowe. Badania przeprowadzone przez ekspertów z Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego wskazują, że ten problem, mimo że wciąż rzadki, może narastać. Dlatego aby uniknąć alergii, pacjenci mogą skorzystać z testów alergicznych przed zabiegiem. Popularne są testy płatkowe, które pozwalają wykryć alergię kontaktową, np. na nikiel, pallad albo wanad. W bardziej zaawansowanych przypadkach pacjenci mogą przeprowadzić test LTT w poradniach alergologicznych, który ocenia odpowiedź limfocytów na kontakt z metalem.

Całość jest o tyle skomplikowana, że liczba kości zmienia się na różnych etapach życia – u noworodków wynosi 270, a u młodzieży może wzrosnąć nawet do 356, ponieważ kości jeszcze się nie zrosły. Dorosły człowiek ma 206 kości, a ich masa wynosi ok. 10 kg u kobiet i 12 kg u mężczyzn. Kości nadają ciału kształt, chronią narządy wewnętrzne, są magazynem minerałów. Niestety, są też podatne na urazy, złamania i choroby. W takich przypadkach medycyna sięga po rozwiązania, które jeszcze kilkadziesiąt lat temu wydawały się science fiction – implanty i sztuczne kości. Sztuczna kość to biomateriał, który zastępuje lub wspomaga regenerację uszkodzonej tkanki kostnej. Implanty są projektowane w taki sposób, by imitować strukturę i funkcję naturalnej kości. Mogą być wykonane z ceramiki, biokompozytów albo materiałów biologicznych, jak kolagen. Standardowa implantacja polega na wprowadzeniu sztucznej kości w miejsce uszkodzenia. Hydroksyapatyt albo fosforany wapnia wspierają proces regeneracji i stymulują komórki do odbudowy naturalnej tkanki. Dzięki temu implant nie jest tylko ciałem obcym w organizmie, lecz aktywnie uczestniczy w leczeniu.