Rusztowania z kostki 3D z nadrukiem mogą leczyć niszczące urazy

Dr. John A. Svizek, naukowiec z University of Arizona College of Medicine - Tucson, otrzymał pięcioletni grant w wysokości 2 milionów dolarów od Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych, aby rozpocząć badania nad tym, jak leczyć złamane kości za pomocą kombinacji dorosłe komórki macierzyste i druk 3D. Dr Svizek, inżynier biomedyczny i profesor chirurgii ortopedycznej, ma nadzieję, że badanie da możliwość naprawienia nawet najbardziej niszczycielskich złamań.

"Wyobraź sobie uderzenie, które powoduje, że połowa długiej kości pęka tak, że nie można go z powrotem połączyć - żadne obecne leczenie chirurgiczne nie zapewni, że tego rodzaju uraz się zagoi "- powiedział. "To naprawdę duży problem dla wojska, gdzie wybuchy lub obrażenia bojowe mogą powodować duże ubytki kości."

Dr. Laboratorium Svizka, przy pomocy partnerów klinicznych z Wydziału Chirurgii Ortopedycznej UA, planuje wydrukować plastikowe rusztowania 3D, które mogą zastąpić duże segmenty brakujących lub zniszczonych kości. Rusztowania będą wypełnione dorosłymi komórkami macierzystymi i cząstkami wapnia, co prowadzi do szybszego gojenia i wzrostu kości. Badania pilotażowe w laboratorium dr Svizka były obiecujące.

"Osiągnęliśmy całkowite ukształtowanie kości, pokrywając dużą wadę kości w ciągu około trzech miesięcy. Teraz chcemy przyspieszyć ten proces leczenia "- powiedział.

Dr. Zespół Svizka odkryje, że ćwiczenia na wczesnym etapie rekonwalescencji mogą przyspieszyć leczenie.

"Badania wykazały, że ćwiczenia powodują wzrost kości, więc może sprawić, że kości na naszych rusztowaniach będą rosnąć jeszcze szybciej dzięki ćwiczeniom, "Dr Szivek powiedział.

3D drukowane rusztowania kostne zostaną wszczepione maleńkimi czujnikami, które mogą bezprzewodowo przesyłać dane o aktywności. Będą analizować, jak dużą wagę przykłada się do rusztowania i ile czasu. Zmiany wielkości kości w grupie, która regularnie ćwiczy, zostaną porównane z nieaktywną grupą. Dr Svizek i jego zespół stwierdzają, że aktywna grupa będzie wykazywać szybszy wzrost kości i ma nadzieję, że opracuje wytyczne dotyczące post-chirurgicznej terapii fizycznej, pokazując, że ćwiczenia pomagają w lepszym tworzeniu kości.

Obecne leczenie ciężkiego urazy kostne zwykle zawodzą i wymagają powtarzających się operacji.

"Pacjenci często ponownie rozbijają uszkodzony obszar kości po tym, jak chirurdzy spróbują go naprawić, a kończyna zostanie ostatecznie amputowana" - wyjaśnia dr Szivek. "W tej chwili nie ma dobrego sposobu na regenerację lub odbudowę długich segmentów kości."

Ludzkie ciało będzie próbowało odrastać z kościprzez kilka miesięcy po urazie, ale potem się poddaje, a brakująca kość zostaje zastąpiona tkanką bliznowatą.

"Dlatego musimy opracować sposób szybkiego wzrostu kości - aby pomóc ciało, podczas gdy nadal jest w stanie rosnąć i zastępować kość "- powiedział dr Szivek.

Przewiduje, że jeśli badanie zakończy się powodzeniem, badania kliniczne będą miały miejsce w personelu wojskowym. Ma również nadzieję, że technika ta może pomóc chorym na raka kości.

"Jest to niesamowity przykład tego rodzaju innowacyjnych badań, które są możliwe dzięki postępowi technicznemu poprzez konwergencję biologii, świat fizyczny i cyfrowy oraz dokładnie ten rodzaj projektu, który pokazuje, w jaki sposób UA jest liderem w nowatorskich rozwiązaniach trudnych wyzwań "- powiedział prezes UA Robert A. Robbins, MD" Praca dr. Sziveka i jego zespołu aby pomóc tym osobom, jest doskonałym przykładem zastosowania nowej technologii do znacznej poprawy jakości życia pacjentów. Jestem pewien, że ich unikalne badania doprowadzą do opracowania skuteczniejszych metod leczenia krytycznych uszkodzeń kości. "