Substytut kości gąbczastej z Politechniki Warszawskiej

Standardowym leczeniem defektów kostnych jest wykonanie przeszczepu autogenicznego w celu zapoczątkowania regeneracji uszkodzonej tkanki kostnej. Przeszczepy zawierają elementy o właściwościach kościotwórczych jak: osteoblasty, komórki macierzyste, macierz pozakomórkową oraz czynniki wzrostu. Leczenie takie, pomimo powszechnej praktyki, niesie ze sobą ryzyko zakażenia miejsca przeszczepu, krwotoku lub uszkodzenia nerwów. Nowoczesnym rozwiązaniem jest zastosowanie substytutów kości, których implantacja będzie dodatkowo promowała ich regenerację. Opracowany przez naukowców z Laboratorium Procesów Technologicznych Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej dynamiczny substytut kości gąbczastej stanowi odpowiedź na potrzeby branży medycznej i może być stosowany m.in. przez szpitale, prywatne kliniki ortopedyczne, czy placówki naukowe.

Produkt jest wytwarzany metodą inwersji faz z wymywaniem rozpuszczalnika polimeru w stanie zamrożenia. Materiał implantu stanowi polilaktyd - biodegradowalny, biozgodny poliester alifatyczny. Formę implantu stanowi walec o wysokości około 3 cm i średnicy około 2 cm.

Zdjęcie prezentujące substytut kości gąbczastej.         Fot. Monika Budnicka

Opracowana metoda, jako jedyna spośród wielu, pozwala na wytworzenie rusztowania o dużej porowatości (powyżej 90 proc.), zróżnicowanej wielkości porów (mikro- i makro-porowatość), połączonych porach, dzięki czemu uzyskuje się morfologię wewnętrzną implantu, odpowiednią do regeneracji tkanki kostnej.

Uzyskany implant jest elastyczny i sprężysty, w odróżnieniu od rusztowania otrzymanego w popularnej metodzie emulsyjnej z wymywaniem porogenu (często NaCl) lub metodą druku 3D. Nie kruszy się pod naciskiem i może być dowolnie przycinany przez chirurga na sali operacyjnej. Substytut kości ma stanowić nośnik osocza bogatopłytkowego - naturalnego promotora odbudowy tkanek - w regeneracji kości gąbczastej.

Zdjęcie implantu polilaktydowego nasączonego osoczem. Fot. Monika Budnicka

Modyfikacja metody wytwarzania poprzez dodatek handlowego Eudragitu E100 pozwala na zhydrofilizowanie powierzchni implantu z biologicznie obojętnego polilaktydu, co daje szanse na jeszcze lepsze warunki regeneracji kości.

Metoda osadzania powłoki fosforanowo-wapniowej na implancie polilaktydowym pozwala na zwiększenie hydrofilowości powierzchni, a tym samym potencjalną poprawę właściwości kościotwórczych implantu, dzięki upodobnieniu środowiska regenerowanej kości do naturalnego. Pozwala również na ocenę potencjalnych właściwości kościotwórczych implantu, poprzez porównanie ilości osadzanych na powierzchni fosforanów wapnia.

W metodzie wykorzystywane są surowce dopuszczone do stosowania w medycynie. Polimer jest metabolizowany przez organizmy żywe do nietoksycznych produktów rozkładu. Możliwe jest prowadzenie regeneracji kości bez ryzyka odrzutu poprzez zastosowanie osocza od biorcy implantu.

Rozwiązanie opracowane przez naukowców z PW wyróżnia:  

• brak toksyczności wobec komórek kostnych i szpiku kostnego,
• biogegradowalność, zatem brak ponownej operacji w celu usunięcia implantu,
• elastyczność pozwalająca na dostosowanie wielkości i kształtu implantu do defektu na sali operacyjnej,
• odpowiednia morfologia wewnętrzna umożliwiająca wtłoczenie osocza bogatopłytkowego zawierającego czynniki wzrostu kości, pomimo hydrofobowości materiału implantu,
• duża porowatość otwarta w zakresie 90-96 proc., pozwalająca na swobodną migrację substancji odżywczych i metabolitów komórek.