Исправление костей с помощью силиконового пистолета: метод, который хотят внедрить корейцы

Модифицированный силиконовый или клеевой пистолет для выполнения костной пластики непосредственно на переломах и дефектах во время операции. Звучит как фантастика, но это уже реальность, хотя пока не применимо к людям. Результаты этого исследования, проведённого на кроликах,были опубликованы в эту пятницу в журнале Device , входящем в группу Cell Press.

«Наша цель состояла в том, чтобы создать портативную систему печати на месте , которую можно было бы легко оснастить и использовать в клинических условиях. Для этого мы использовали печатающее устройство типа клеевого пистолета», — рассказал изданию El Confidencial Чон Сын Ли , старший автор и профессор биомедицинской инженерии в Университете Сонгюнгван в Сеуле .

Он также объясняет, что используемый ими материал, эквивалентный горячим силиконовым стержням, вставляемым в эти пистолеты, можно наносить непосредственно на дефекты костей различной геометрии. «Благодаря этой системе печати мы можем сэкономить время и деньги на сложных процедурах, необходимых для изготовления костных трансплантатов с помощью традиционной 3D-печати . ​​Более того, добавляя биофункциональные молекулы, такие как факторы роста, антибиотики и лекарственные препараты, мы можем превратить эту систему в многофункциональную систему печати костных трансплантатов».

В исследовании также отмечается, что костные имплантаты традиционно изготавливались из металла или донорской кости. Однако наиболее современным методом их изготовления является 3D-печать, хотя этот процесс и непрост, поскольку в случае нестандартных переломов костей такие имплантаты необходимо проектировать и изготавливать до операции. «Мы пытаемся преодолеть некоторые ограничения современных технологий», — объясняет Ли.

Материал, вводимый в пистолет, представляет собой нить, состоящую из двух основных компонентов: гидроксиапатита (ГА), который является свойством натуральной кости и способствует заживлению, и поликапролактона (ПКЛ), биосовместимого термопластика . ПКЛ может разжижаться при температуре до 60°C и при использовании с данным устройством предотвращает повреждение тканей во время хирургического вмешательства, адаптируясь к неровностям сломанной кости. «Регулируя соотношение ГА и ПКЛ в нити, можно регулировать твёрдость и прочность трансплантатов в соответствии с различными анатомическими особенностями», — говорится в заявлении.

Ли также отмечает, что благодаря компактной конструкции хирург может регулировать направление , угол и глубину отпечатка в режиме реального времени во время операции. «Мы продемонстрировали, что этот процесс занимает всего несколько минут. Это значительное преимущество с точки зрения сокращения времени операции и повышения её эффективности», — объясняет он.

Что касается других свойств этой технологии, исследователи включили в состав сменных стержней пистолета два антибактериальных соединения – ванкомицин и гентамицин . «Как в культуре в чашке Петри, так и в жидкой среде, он успешно подавил рост Escherichia coli и Staphylococcus aureus – двух распространённых бактерий, склонных к послеоперационным инфекциям. Препараты высвобождаются медленно и могут распространяться непосредственно в операционном поле в течение нескольких недель», – говорит он.

«Мы подтвердили терапевтический потенциал этих технологий на модели кролика, но их трансляционный потенциал и долгосрочная безопасность требуют дальнейшей оценки на модели крупного животного. Кроме того, мы продолжаем исследовать и изучать функциональные возможности этой системы с точки зрения борьбы с инфекцией и обнаружения для различных применений», — отмечает исследователь.

Цель состоит в том, чтобы материал биологически интегрировался с окружающей костной тканью и постепенно разрушался с течением времени, заменяясь новообразованной костью. Следующая цель учёных — дальнейшая оптимизация антибактериального потенциала и подготовка процедуры к испытаниям на людях. «Мы не знаем, сколько времени потребуется для достижения клинического применения; мы продолжим исследования», — заключает Ли.