Implantace bederního kloubu muze snízit riziko predcasného selhání

Ackoli umelou náhradu kycelního nebo kolenního kloubu jsou navrzeny tak, aby trvaly nekolik let, priblizne u 17% pacientu, kterí dostali celkovou potrebu náhrady kloubu predcasná náhrada - postup, který muze zpusobit závazné komplikace u starsích pacientu.
Aby se minimalizovala potreba techto operací, vyvinul tým chemických inzenýru na MIT nový potah pro implantáty které by jim mohly lépe prilnout k pacientove kosti a zabránit predcasnému selhání.
Studie je publikována v casopise Pokrocilé materiály.
Paula Hammondová, prof. David H. Koch, profesor inzenýrství na MIT a hlavní autor studie, vysvetlil:

"To by dovolilo, aby implantát vydrzela mnohem déle, az do jeho prirozeného zivota, s nizsím rizikem selhání nebo infekce."

Podle Hammonda a vedoucího autora Nisarga Shaha, absolventa v Hammondove laboratori, muze být povlak také pouzit ke zlepsení zubních implantátu a pomáhá lécit zlomeniny.
V soucasné dobe jsou umelé boky a kolena zajisteny pomocí kostního cementu, polymeru, který se pri vytvrzování podobá sklu. Nicméne u nekterých pacientu dochází k prasknutí cementu, který zpusobuje oddelení implantátu od kosti. V dusledku toho dochází ke ztráte mobility a chronické bolesti.
Shah rekl:
"Obvykle je v takovém prípade implantát odstranen a nahrazen, coz zpusobuje u pacienta obrovskou sekundární ztrátu tkáne, která by se nestala, kdyby se implantát nezdaril.
Nasí snahou je zabránit selhání tím, ze tyto implantáty obalují materiály, které mohou indukovat prirozené kosti, které se vytvárejí v tele. Ta kost se rozsiruje do implantátu a pomáhá ho opravit. "
Nová vrstva se skládá z velmi tenkého filmu, který je od 100 nanometru do 1 mikronu tlustý. Je vyroben z vrstev materiálu, které pomáhají podporit rychlý rust kostí, jako je hydroxyapatit, prirozená slozka kosti, která je vyrobena z vápníku a fosfátu. Tento materiál láká mezenchymální kmenové bunky z kostní drene a poskytuje rozhraní pro tvorbu nové kostní hmoty, zatímco druhá vrstva uvolnuje rustový faktor, který podporuje mezenchymální kmenové bunky, aby se premenili na bunky produkující kosti nazvané osteoblasty.
Po vytvarování tvorí osteoblasty novou kost, která vyplní prostory obklopující implantát a zajistí ji stávající kosti. Podle výzkumníku má zdravé tkáne v tomto prostoru silnejsí vazbu a znacne snizuje riziko bakteriální infekce kolem implantátu.
Sáh vysvetlil:

"Kdyz se pouzívá kostní cement, vytvorí se mrtvý prostor mezi existujícími kmeny kostí a implantátu, kde nejsou zádné krevní cévy. Pokud bakterie kolonizují tento prostor, budou stále proliferovat, protoze imunitní systém je nedokáze dosáhnout a nicit je. povlak by byl uzitecný v prevenci toho, aby se vyskytla. "

Tým zduraznuje, ze ackoli trvá minimálne dva az tri týdny, aby kosti vyplnila a zajistila implantát, byli by pacienti behem tohoto období schopni chodit a provést fyzikální terapii.
Prestoze byly vyvinuty predchozí pokusy o potahování ortopedických implantátu hydroxyapatitem, mají filmy sklon oddelit se od implantátu, protoze jsou pomerne silné a nestabilní. Krome toho se jiné studie pokusily injekcne aplikovat rustový faktor nebo jej ukládat prímo na implantát, avsak vetsinou obvykle nedostatecný úcinek, protoze vetsina se odvádí z místa implantátu.
Pomocí techniky nazvané sestavy vrstvy po vrstve jsou výzkumníci schopni rídit, jak silný je film, stejne jako mnozství uvolneného rustového faktoru. Zpusob zahrnuje ulození kazdé pozadované slozky po sobe, dokud se nedosáhne pozadované kompozice léciva a tloustky.
Shah rekl:

"To je významná výhoda, protoze jiné systémy dosud nebyly schopny rídit mnozství rustového faktoru, který potrebujete. Mnoho zarízení obvykle musí pouzívat mnozství, která muze mít mnohem vetsí mnozství, nez potrebujete, coz muze vést k nezádoucí vedlejsí úcinky. "

V soucasné dobe tým testuje tento náter ve studiích na zvíratech a zjistil, ze povlaky vedou k rychlé tvorbe kostí a zajistují implantaci na míste.
Podle Shahu by tento náter mohl být také pouzit pro fixacní desky a srouby pouzívané k nastavení zlomenin kostí. "Je to velmi univerzální, muzete ho aplikovat na libovolnou geometrii a mít vsude kolem sebe stejnomerný povrch."
Navíc muze být povlak pouzit v zubních implantátech. Obvykle implantace umelého zubu zahrnuje vlození závitového sroubu do celisti, ale predtím, nez muze být nová korunka pripevnena ke sroubu, musí pacient pockat nekolik mesícu, aby se sroub mohl stabilizovat integrováním s okolní kostní tkání. Podle vedcu to muze být redukováno na jednostupnový proces, pri kterém pacient obdrzí celý implantát pomocí verze techto povlaku.
Studie získala financní prostredky od Národního institutu pro stárnutí národních institutu zdraví a probíhala u Institutu pro integrovaný výzkum rakoviny David H. Koch s podporou Institutu pro vojenské nanotechnologie na MIT.
Napsal Grace Rattue