Τεχνητά οστά: Οι Τελευταίοι στην Τρισδιάστατη εκτύπωση [SET:descriptionel]Οι επιστήμονες λένε ότι έχουν δημιουργήσει μια μέθοδο εκτύπωσης

Οι επιστήμονες έχουν μερικές ενδιαφέρουσες ειδήσεις σχετικά με τις προόδους στα ανθρώπινα "ανταλλακτικά". "

Σύντομα μπορεί να είναι δυνατή η αντικατάσταση κατεστραμμένων ανθρώπινων οστών με συνθετικά προσαρμοσμένα οστά που δημιουργήθηκαν σε έναν εκτυπωτή 3-D.

ΔιαφήμισηΗ διαφήμιση

Αυτό το "υπερελαστικό" οστό θα παραχθεί με ένα "μελάνι" από φυσικό ασβέστιο που βρίσκεται στο ανθρώπινο οστό.

Σε μια σημαντική πρόοδο πέρα ​​από τις τρέχουσες μεθόδους, οι επιστήμονες λένε ότι τα έθιμα-τυπωμένα οστά θα μπορούσαν γρήγορα να προκαλέσουν αναγέννηση των οστών και ανάπτυξη.

Αυτό θα μπορούσε να κάνει τις ιατρικές διαδικασίες πιο αποτελεσματικές, λιγότερο επώδυνες και πιο μακροχρόνιες.

Διαφήμιση

Οι εφαρμογές θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν την επιδιόρθωση κρανιακών, οδοντικών, σπονδυλικών και άλλων οστικών και αθλητικών τραυματισμών.

Οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου Northwestern δημοσίευσαν τα ευρήματά τους τον περασμένο μήνα στο περιοδικό Science Translational Medicine.

ΔιαφήμισηΔιαφήμιση

Διαβάστε περισσότερα: Οδοντίατροι σύντομα θα εκτυπώσουν 3-D αντιβακτηριακά δόντια »

->

Βοηθώντας παιδιά

Ο Ramille Shah, Ph. D., ο οποίος ηγήθηκε της ερευνητικής ομάδας, είναι επίκουρος καθηγητής υλικών επιστήμης και μηχανικής στη σχολή μηχανικών McCormick της Northwestern και βοηθός καθηγητής χειρουργικής στη σχολή ιατρικής της Feinberg της Northwestern.

Ο Shah περιγράφει το υπερερελαστικό οστό ως "ένα εξαιρετικά ευπροσάρμοστο, χωρίς αυξητικό παράγοντα, οστεογεννητικό, κλιμακωτό και χειρουργικά φιλικό βιολογικό υλικό. "

Οι επιστήμονες δημιούργησαν υπερελαστικό οστό για να πραγματοποιήσουν σύντηξη σπονδυλικής στήλης σε αρουραίο και για να επιδιορθώσουν ένα ελάττωμα του κρανίου σε έναν πίθηκο ρέζους. Οι δοκιμές σε ζώα θα συνεχιστούν.

Ο Shah και η ομάδα του πιστεύουν ότι οι ανθρώπινες δοκιμές του συνθετικού οστού τους θα μπορούσαν να ξεκινήσουν μέσα σε πέντε χρόνια.

Shah, ο οποίος είναι επικεφαλής του εργαστηρίου Shah Tissue Engineering και του Additive Manufacturing Lab στο Northwestern, δήλωσε σε συνέντευξή του στην Healthline ότι ο στόχος της ομάδας επιστημόνων και κλινικών ήταν "να αναπτυχθεί ένα εκτυπώσιμο βιοϋλικό 3-D για τον οστικό ιστό αναγέννηση στα παιδιά. "

Οι παιδιατρικοί ασθενείς που πάσχουν από οστικές ανωμαλίες από τραύμα ή γέννηση θα μπορούσαν να ωφεληθούν σημαντικά από αυτή την τεχνολογία.

"Οι τρέχοντες χειρουργοί των υλικών για τα κρανιοπροσωπικά ελαττώματα είναι μεταλλικές πλάκες και βίδες και πολυμερή, αλλά όχι αποικοδομήσιμα, για εργασίες προσώπου", δήλωσε ο Shah. "Ο πρωταρχικός τρόπος τώρα είναι να πάρουμε κομμάτια οστού από τα πλευρά ή τους γοφούς του ασθενούς και να κάνουμε ένα" αυτόματο μόσχευμα "- να διαμορφώσουμε τα κομμάτια για να ταιριάξουμε το χώρο ελάττωμα που θέλουν να αναμορφώσουν. Αλλά αυτή η μέθοδος μπορεί να προκαλέσει προβλήματα σε άλλα μέρη του σώματος. Τα αυτόματα μοσχεύματα χρησιμοποιούνται ειδικά σε παιδιά, επειδή δεν θέλετε να χρησιμοποιήσετε «ξένα σώματα» σε παιδιατρικούς ασθενείς. "

Διαφήμιση

Η χειρουργική επέμβαση εμφύτευσης οστών είναι επώδυνη και περίπλοκη για τα παιδιά, είπε. Η συγκομιδή των οστών για ένα αυτοσχεδιασμό μπορεί να οδηγήσει σε άλλες επιπλοκές και πόνο.Μεταλλικά εμφυτεύματα χρησιμοποιούνται μερικές φορές, αλλά αυτό δεν είναι μια μόνιμη λύση για την καλλιέργεια των παιδιών.

"Οι ενήλικες έχουν περισσότερες επιλογές όταν πρόκειται για εμφυτεύματα", δήλωσε ο Shah. "Οι παιδιατρικοί ασθενείς δεν το κάνουν. Αν τους δώσετε ένα μόνιμο εμφύτευμα, θα πρέπει να κάνετε περισσότερες χειρουργικές επεμβάσεις στο μέλλον καθώς μεγαλώνουν. Μπορεί να αντιμετωπίσουν χρόνια δυσκολίας. "

ΔιαφήμισηΔιαφήμιση

Διαβάστε περισσότερα: 3-D φάρμακα: Το φαρμακείο σας θα εκτυπώσει τη συνταγή σας»

Τα σωστά συστατικά

Το φυσικό οστικό συστατικό είναι κρίσιμο για την επιτυχία.

Το κύριο συστατικό του βιοϋλικού του Shah είναι ο υδροξυαπατίτης, ένα φωσφορικό ασβέστιο που είναι το κύριο δομικό στοιχείο (90 τοις εκατό κατά βάρος) φυσικού σπονδυλωτού οστού.

Διαφήμιση

Η Shah και οι συνεργάτες της αναμιγνύουν το 90 τοις εκατό υδροξυαπατίτη με 10 τοις εκατό βιοσυμβατό, βιοαποικοδομήσιμο ιατρικό πολυμερές σε διαλύτη που κάνει την υφή περισσότερο σαν ένα υγρό από ένα στερεό.

«Η συνοχή είναι σαν την κόλλα του Elmer», είπε ο Shah.

ΔιαφήμισηΗ διαφήμιση

Το μείγμα ονομάζεται "μελάνι" επειδή χρησιμοποιείται σε έναν εκτυπωτή 3-D.

Μόλις εξωθηθεί το μίγμα, ο κύριος διαλύτης εξατμίζεται αμέσως και στερεοποιεί το υλικό. Η δομή του υλικού είναι πορώδης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε θερμοκρασία δωματίου.

«Το υψηλό πορώδες είναι κρίσιμο επειδή τα κύτταρα και τα αιμοφόρα αγγεία πρέπει να διεισδύσουν στο δομικό ικρίωμα για να ενισχύσουν την ενσωμάτωση των ιστών», εξήγησε ο Shah.

Επιπλέον, η υψηλή συγκέντρωση υδροξυαπατίτη δημιουργεί ένα περιβάλλον που προκαλεί ταχεία αναγέννηση των οστών.

"Το [υπερελαστικό οστό] έχει σχεδιαστεί για να αποικοδομείται και να αναδιαμορφώνεται σε φυσικά οστά και συνεπώς μπορεί να αναπτυχθεί με τον ασθενή", δήλωσε ο Shah. "Αυτό εξαλείφει την ανάγκη για μελλοντικές χειρουργικές επεμβάσεις, όπως συμβαίνει με τις μεταλλικές πλάκες ή τα εμφυτεύματα. "

Διαβάστε περισσότερα: Οι ερευνητές ανακαλύπτουν τον τρόπο εκτύπωσης του ανθρώπινου ιστού»

Ένα ευπροσάρμοστο προϊόν

Το υπερελαστικό οστούν είναι ευπροσάρμοστο και μπορεί να εκτυπωθεί με διαφορετικές αντοχές.

Αυτό περιλαμβάνει εξαιρετικά ελαστικά οστά, αυτά που μπορούν να αντέξουν σημαντικά φορτία καθώς και αυτά που είναι πιο κοίλα ή πυκνά. Αυτές οι μηχανικές ιδιότητες καθορίζονται από την αρχιτεκτονική του 3-D τυπωμένου αντικειμένου, δήλωσε ο Shah.

Το συνθετικό οστό μπορεί να προσαρμοστεί για κάθε ασθενή.

Η ποικιλία εφαρμογών περιλαμβάνει επισκευές για κατάγματα σπονδυλικής στήλης, τραυματισμούς αθλητικών φαρμάκων και τραυματισμούς ACL και περιστρεφόμενων χειλιών που απαιτούν επούλωση από μαλακό ιστό σε οστό, δήλωσε ο Shah.

Σε κρανιοπροσωπικές και οδοντικές εφαρμογές και για παραμορφώσεις του προσώπου, το οστό αντικατάστασης μπορεί να εκτυπωθεί "για να ταιριάζει απόλυτα με τη συμμετρία και την ανατομία του ασθενούς, ειδικά σε περιπτώσεις όπου υπάρχει αισθητικό συστατικό σημαντικό για την έκβαση του ασθενούς".

"Το υλικό είναι εξαιρετικά ελαστικό και οι χειρουργοί μπορούν να το χειριστούν", δήλωσε ο Shah. "Τα υλικά που είναι διαθέσιμα τώρα είναι πολύ ευέλικτα και δεν είναι δύσκολο να κοπούν και να διαμορφώσουν. Όταν οι χειρούργοι το ακούσουν, ήταν πολύ ενθουσιασμένοι. "

Διαβάστε περισσότερα: Ζώντας με μια τεχνητή μηχανή του παγκρέατος»

Σημαντικές στις χειρουργικές επεμβάσεις κεφαλής και προσώπου

Οι ιδιότητες του υπερελαστικού οστού είναι ιδιαίτερα σημαντικές για την αποκατάσταση των οστών στο κεφάλι και στο πρόσωπο.

"Στα κρανιοπροσωπικά ελαττώματα, μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα αντικείμενο που να διορθώνει ή να καλύπτει το ελάττωμα, επιτρέποντάς μας να διατηρήσουμε τη συμμετρία του προσώπου", δήλωσε ο Shah. «Μπορούμε να τυπώσουμε κάτι που είναι συγκεκριμένο για τον ασθενή. Το υλικό θα περάσει από το ικρίωμα. Αυτό είναι σημαντικό, γιατί αν δεν έχετε αιμοφόρα αγγεία μέσα στο ελάττωμα, μπορείτε να έχετε νέκρωση ιστών [θάνατος ιστού]. Στο ικρίωμα, τα κύτταρα θα αποθέσουν νέο οστικό υλικό. Με μόνιμα εμφυτεύματα, θα πρέπει να τα αντικαταστήσετε με την πάροδο του χρόνου. Αυτό το νέο υλικό αναπτύσσεται με τον ασθενή και δεν είναι επιθετικό. "

Τα αντιβιοτικά θα μπορούσαν να προστεθούν για τον έλεγχο της λοίμωξης.

Οι ερευνητές εκτελούν τη διαδικασία εκτύπωσης 3-D σε θερμοκρασία δωματίου, η οποία τους επιτρέπει να προσθέσουν και άλλα στοιχεία, όπως τα αντιβιοτικά, στο μελάνι.

"Μπορούμε να ενσωματώσουμε αντιβιοτικά για να μειώσουμε την πιθανότητα μόλυνσης μετά από χειρουργική επέμβαση", δήλωσε ο Shah. "Μπορούμε επίσης να συνδυάσουμε τη μελάνη με διαφορετικούς τύπους αυξητικών παραγόντων, εάν χρειαστεί, για να ενισχύσουμε περαιτέρω την αναγέννηση. Είναι πραγματικά ένα πολυλειτουργικό υλικό. "

Διαβάστε περισσότερα: Είναι δυνατή η μεταμόσχευση κεφαλής … και ηθική; »

Εξατομικευμένες αντικαταστάσεις

Οι χειρουργοί που χρησιμοποιούν το συνθετικό οστικό υλικό του Shah θα μπορούν να ανιχνεύουν το σώμα του ασθενούς και να δημιουργούν εξατομικευμένα οστά αντικατάστασης σε έναν εκτυπωτή 3-D.

Οι εύκαμπτες μηχανικές ιδιότητες του βιοϋλικού υλικού επιτρέπουν στους ιατρούς να κόβουν εύκολα και να το διαμορφώνουν σε μέγεθος κατά τη διάρκεια μιας χειρουργικής επέμβασης. Δεν είναι μόνο αυτό το γρηγορότερο, είπε ο Shah, αλλά και λιγότερο οδυνηρό σε σύγκριση με τη χρήση του υλικού αυτο-μοσχεύματος.

Ελπίζει να λάβει κυβερνητική και εταιρική χρηματοδότηση και πρόσφατα ίδρυσε μια επιχείρηση εκκίνησης στο Northwestern για να διερευνήσει τις αιτήσεις για το έργο της.

Ο Shah προσβλέπει σε μια ημέρα κατά την οποία "ο χρόνος ανάκαμψης για ένα εμφύτευμα που είναι εξειδικευμένο για έναν πελάτη θα μπορούσε να είναι εντός 24 ωρών. Αυτό θα μπορούσε να αλλάξει τον κόσμο της κρανιοπροσωπικής και ορθοπεδικής χειρουργικής και, ελπίζω, θα βελτιώσει τα αποτελέσματα των ασθενών. "