Одной из наи­бо­лее акту­аль­ных задач в трав­ма­то­ло­гии и орто­пе­дии оста­ет­ся эффек­тив­ное вос­ста­нов­ле­ние обшир­ных кост­ных дефек­тов, воз­ни­ка­ю­щих в резуль­та­те травм, резек­ций опу­хо­лей или деге­не­ра­тив­ных забо­ле­ва­ний. Тра­ди­ци­он­ные мето­ди­ки, такие как ауто­транс­план­та­ция (забор соб­ствен­ной кост­ной тка­ни паци­ен­та) или исполь­зо­ва­ние метал­ли­че­ских кон­струк­ций, сопря­же­ны с рядом огра­ни­че­ний: допол­ни­тель­ная хирур­ги­че­ская трав­ма в пер­вом слу­чае, рис­ки оттор­же­ния, меха­ни­че­ская неиде­аль­ность и необ­хо­ди­мость повтор­ных опе­ра­ций во втором.

Тех­но­ло­гия трех­мер­ной печа­ти инди­ви­ду­аль­ных имплан­та­тов уже дока­за­ла свою состо­я­тель­ность, ее широ­кое внед­ре­ние в рутин­ную хирур­ги­че­скую прак­ти­ку сдер­жи­ва­ет­ся вре­мен­ным фак­то­ром. Про­цесс созда­ния моде­ли на осно­ве КТ-ска­нов, после­ду­ю­щее изго­тов­ле­ние имплан­та­та в лабо­ра­тор­ных усло­ви­ях и его сте­ри­ли­за­ция зани­ма­ют часы или даже дни, что исклю­ча­ет воз­мож­ность при­ме­не­ния мето­да непо­сред­ствен­но в ходе опе­ра­тив­но­го вмешательства.

Отве­том на этот вызов ста­ла раз­ра­бот­ка науч­ной груп­пы из Южной Кореи. Им уда­лось создать тех­но­ло­гию, кото­рая инте­гри­ру­ет про­цесс трех­мер­ной печа­ти непо­сред­ствен­но в хирур­ги­че­ский про­цесс. Это дости­же­ние откры­ва­ет новые гори­зон­ты для меди­ци­ны и пред­став­ля­ет зна­чи­тель­ный ком­мер­че­ский инте­рес для игро­ков рын­ка био­ме­ди­цин­ских технологий.

Суть технологии и принцип работы

В осно­ве инно­ва­ции лежит не созда­ние абсо­лют­но ново­го с нуля аппа­ра­та, а стра­те­ги­че­ская моди­фи­ка­ция суще­ству­ю­ще­го и широ­ко рас­про­стра­нен­но­го инстру­мен­та — так назы­ва­е­мо­го кле­е­во­го писто­ле­та. Такой под­ход потен­ци­аль­но сни­жа­ет сто­и­мость конеч­но­го про­дук­та и упро­ща­ет его адап­та­цию в усло­ви­ях операционной.

Иссле­до­ва­те­ли раз­ра­бо­та­ли спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ный мате­ри­ал для печа­ти (био­чер­ни­ла), кото­рый по сво­им рео­ло­ги­че­ским свой­ствам адап­ти­ро­ван для экс­тру­зии через моди­фи­ци­ро­ван­ное устрой­ство. Состав мате­ри­а­ла явля­ет­ся клю­че­вым эле­мен­том всей систе­мы. Он вклю­ча­ет три основ­ных компонента:

  1. Поли­ка­про­лак­тон (PCL): био­сов­ме­сти­мый и био­раз­ла­га­е­мый поли­эфир, широ­ко при­ме­ня­е­мый в био­ме­ди­цине для созда­ния рас­са­сы­ва­ю­щих­ся шов­ных мате­ри­а­лов, имплан­та­тов и систем достав­ки лекарств. Он фор­ми­ру­ет струк­тур­ную осно­ву имплан­та­та, обес­пе­чи­вая меха­ни­че­скую под­держ­ку на началь­ных эта­пах заживления.
  2. Гид­рок­сиа­па­тит (HA): при­род­ный мине­рал, явля­ю­щий­ся основ­ным неор­га­ни­че­ским ком­по­нен­том нату­раль­ной кост­ной тка­ни. Его вклю­че­ние в состав кри­ти­че­ски важ­но для остео­ин­те­гра­ции — про­цес­са био­ло­ги­че­ско­го сра­ще­ния имплан­та­та с окру­жа­ю­щей костью паци­ен­та. Гид­рок­сиа­па­тит сти­му­ли­ру­ет актив­ность осте­об­ла­стов (кле­ток, отве­ча­ю­щих за косте­об­ра­зо­ва­ние) и обес­пе­чи­ва­ет мине­раль­ную мат­ри­цу для фор­ми­ро­ва­ния новой ткани.
  3. Анти­био­ти­ки широ­ко­го спек­тра дей­ствия: локаль­ное вве­де­ние про­ти­во­мик­роб­ных аген­тов непо­сред­ствен­но в зону хирур­ги­че­ско­го вме­ша­тель­ства явля­ет­ся мощ­ным инстру­мен­том про­фи­лак­ти­ки после­опе­ра­ци­он­ных инфек­ций — одно­го из наи­бо­лее серьез­ных и доро­го­сто­я­щих осложнений.

Уни­каль­ное свой­ство раз­ра­бо­тан­ных био­чер­нил заклю­ча­ет­ся в их тер­мо­ре­ак­тив­но­сти. Мате­ри­ал обла­да­ет доста­точ­ной вяз­ко­стью для точ­но­го нане­се­ния при ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре, но при кон­так­те с телом паци­ен­та (при тем­пе­ра­ту­ре око­ло 37°C) он быст­ро затвер­де­ва­ет, фор­ми­руя ста­биль­ную и пла­стич­ную кон­струк­цию. Это поз­во­ля­ет хирур­гу послой­но вос­со­зда­вать утра­чен­ный фраг­мент кости непо­сред­ствен­но в опе­ра­ци­он­ном поле, с высо­кой точ­но­стью повто­ряя ана­то­мию кон­крет­но­го пациента.

Сравнительные преимущества

И экс­пе­ри­мен­таль­ные данные

Для оцен­ки эффек­тив­но­сти мето­ди­ки были про­ве­де­ны докли­ни­че­ские иссле­до­ва­ния на лабо­ра­тор­ных живот­ных (кро­ли­ках) с моде­ли­ро­ван­ны­ми кри­ти­че­ски­ми дефек­ми кост­ной тка­ни. Кон­троль­ные груп­пы полу­ча­ли лече­ние с при­ме­не­ни­ем стан­дарт­но­го кост­но­го цемен­та, в то вре­мя как целе­вой груп­пе имплан­та­ты фор­ми­ро­ва­ли с помо­щью тех­но­ло­гии интра­о­пе­ра­ци­он­ной 3D-печати.

Резуль­та­ты, доку­мен­ти­ро­ван­ные в серии гисто­ло­ги­че­ских и радио­ло­ги­че­ских иссле­до­ва­ний, про­де­мон­стри­ро­ва­ли ста­ти­сти­че­ски зна­чи­мое пре­вос­ход­ство новой мето­ди­ки. У живот­ных целе­вой груп­пы были зафиксированы:

  • Уско­рен­ные тем­пы реге­не­ра­ции кост­ной ткани.
  • Фор­ми­ро­ва­ние более плот­ной и зре­лой кост­ной струк­ту­ры в обла­сти дефекта.
  • Актив­ный про­цесс рез­орб­ции имплан­та­та и его заме­ще­ние нату­раль­ной тка­нью, что под­твер­жда­ет био­ак­тив­ность ком­по­зит­но­го материала.
  • Отсут­ствие при­зна­ков вос­па­ле­ния или инфек­ции, бла­го­да­ря кон­тро­ли­ру­е­мо­му высво­бож­де­нию антибиотиков.

Важ­ней­шим опе­ра­ци­он­ным пре­иму­ще­ством явля­ет­ся ради­каль­ное сокра­ще­ние вре­ме­ни про­це­ду­ры. Тра­ди­ци­он­ный цикл “диа­гно­сти­ка — изго­тов­ле­ние — имплан­та­ция” сокра­ща­ет­ся до одно­го эта­па, что умень­ша­ет общее вре­мя нар­ко­за, сни­жа­ет рис­ки интра­о­пе­ра­ци­он­ных ослож­не­ний и, как след­ствие, может при­ве­сти к сокра­ще­нию общих затрат на лечение.

Раз­ра­бот­ка южно­ко­рей­ских уче­ных пред­став­ля­ет собой зна­чи­тель­ный про­рыв на сты­ке мате­ри­а­ло­ве­де­ния, инже­не­рии и кли­ни­че­ской меди­ци­ны. Интра­о­пе­ра­ци­он­ная 3D-печать кост­ной тка­ни — это не про­сто оче­ред­ное тех­но­ло­ги­че­ское дости­же­ние, а реаль­ный шаг к буду­ще­му, где хирур­ги­че­ские про­це­ду­ры ста­нут менее инва­зив­ны­ми, более точ­ны­ми, пер­со­на­ли­зи­ро­ван­ны­ми и эффек­тив­ны­ми, что в конеч­ном ито­ге повы­сит каче­ство меди­цин­ской помо­щи и сокра­тит нагруз­ку на систе­му здравоохранения.

Tags:
,

Похожие посты