Металлические пластины и титановые импланты остаются стандартным методом фиксации серьёзных переломов. Однако их производство дорого, а подгонка под индивидуальные особенности пациента занимает много времени. Технология 3D-печати открыла возможности для персонализированных решений, но процесс по-прежнему требует значительных ресурсов.
Именно поэтому исследователи из Университета Сунгкюнкван (Южная Корея) разработали устройство, которое может упростить и удешевить создание индивидуальных имплантов. Их изобретение получило неофициальное название «пистолет для заживления костей».
Как работает «пистолет для костей»
Внешне устройство напоминает ручной 3D-принтер или термопистолет. Вместо пластика оно использует специальные биополимерные стержни, которые плавятся при безопасной температуре — около 60 °C. Это достаточно тепло для формирования прочной структуры, но не настолько, чтобы повредить окружающие ткани.
Расплавленный материал наносится прямо на повреждённую кость, образуя индивидуальный каркас (скаффолд), который удерживает фрагменты на месте и стимулирует рост новой костной ткани.
Ключевой задачей для команды было создание материала, который сочетал бы три качества:
- безопасность для организма при низкой температуре плавления,
- прочность, сопоставимую с естественной костью,
- способность постепенно разлагаться, уступая место новому костному массиву.
Решение нашли в смеси поликапролактона — термопластика, одобренного FDA и полностью выводящегося из организма в течение нескольких месяцев, — и гидроксиапатита, минерала, стимулирующего рост костей. Такой состав обеспечивает прочность и биосовместимость, а также постепенно заменяется естественной тканью.
Почему это важно
В первых экспериментах на кроликах «пистолет для костей» показал лучшие результаты по сравнению с коммерческим костным цементом: переломы заживали быстрее. Однако оказалось, что материал разлагается слишком медленно, из-за чего восстановление костной ткани не доходило до идеального состояния.
Сейчас команда работает над ускорением деградации полимера, а также рассматривает возможность добавления в состав антибиотиков, которые будут постепенно выделяться и защищать от инфекций во время восстановления.
Учёные отмечают и другие вызовы:
- проверка технологии на более крупных животных, так как вес человека создаёт гораздо большую нагрузку на имплант,
- обучение хирургов, ведь точность нанесения каркаса напрямую влияет на результат.
Если дальнейшие испытания окажутся успешными, новая технология может стать доступной альтернативой дорогим титановых конструкциям и значительно ускорить восстановление пациентов после переломов.
