Polska gąbka odbuduje kości

Mała, lekka gąbeczka stworzona na Politechnice Warszawskiej wygląda niepozornie, ale odgrywa wielką rolę: jest „rusztowaniem” pomagającym w odbudowie kości. Łatwiej też będzie ją wykorzystać na sali operacyjnej niż inne substytuty kości - zapewniają jej twórcy, naukowcy z PW.

Czymś powszechnym w medycynie są dzisiaj tzw. substytuty kości, czyli implanty pomagające w powrocie do pełnej sprawności osobom, u których z jakiegoś powodu brakuje części tkanki kostnej. Stosuje się je w przypadkach uszkodzeń, które samodzielnie się nie naprawią. Lekarze muszą wówczas skłonić organizm do samoistnego odbudowania kości - właśnie poprzez umieszczenie w tkance specjalnego implantu.

Największa liczba prac naukowych dotyczy implantów drukowanych w drukarkach 3D. Ich zaletą jest otrzymanie dowolnego, dopasowanego kształtu do konkretnego ubytku widocznego w obrazie RTG. Jednak drukowanie 3D zajmuje kilka godzin, zatem nie ma możliwości dopasowania rozmiaru implantu w warunkach sali operacyjnej. Dlatego taki implant musi być przygotowany przed przystąpieniem do operacji. Najlepiej, gdyby implant można było dopasować do kształtu ubytku w czasie zabiegu. Rozwiązania tych problemów pojęli się naukowcy z Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej.

Wynik ich pracy wygląda dość niepozornie - to niewielka owalna pianka o objętości około 10 centymetrów sześciennych, ważąca poniżej jednego grama. „O lekkości tego materiału decyduje jego porowatość - w materiale znajduje się bardzo dużo pustych, wzajemnie połączonych kanalików” - tłumaczy w rozmowie z PAP Monika Budnicka, doktorantka PW i główna twórczyni implantu. „Kanaliki te są bardzo ważne, ponieważ nasz materiał ma służyć jako +rusztowanie+ dla komórek odbudowującej się kości. Komórki te muszą się więc po pierwsze zmieścić w nim, a po drugie - musimy uwzględnić w nim ujście dla produktów przemiany materii komórek” - mówi.

W przeciwieństwie do sztywnych implantów drukowanych w 3D, materiał opracowany w Politechnice Warszawskiej jest elastyczny. Można go też nasączać wodą - a więc także różnego rodzaju składnikami biologicznymi. Opracowany implant wykonany jest z tego samego materiału używanego do drukowania 3D, natomiast ze względu na zastosowaną metodę wytwarzania posiada zupełnie odmienne cechy. „Materiał zrobiony jest z polimeru na bazie kwasu mlekowego, który naturalnie występuje w naszym organizmie. Implant po pewnym czasie powinien się w tym organizmie rozłożyć” - tłumaczy dr Agnieszka Gadomska-Gajadhur z Wydziału Chemicznego PW.

Implant powinien też być znacznie łatwiejszy do wykorzystania na sali operacyjnej. „Implant jest stosunkowo elastyczny, dlatego można go przyciąć na miejscu operacji - nie jest to możliwe w przypadku implantów 3D” - zwraca uwagę Monika Budnicka.

„Ortopeda otwiera sterylny implant i zaczyna operować. Jeśli ma większy ubytek, to wkłada większą część. Jeśli mniejszy, to docina go do kształtu, decyduje o rozmiarze implantu w trakcie operacji” - opisuje dr Gadomska-Gajadhur. Dodaje przy tym, że implant można też wprowadzać techniką endoskopową, czyli poprzez niewielkie nacięcia.

Pomysł na nowy materiał wziął się z zabiegu rekonstrukcji więzadła krzyżowego przedniego w kolanie - chemikom z PW podsunął go ortopeda prof. Krzysztof Ficek. „W trakcie rekonstrukcji więzadła krzyżowego nawierca się kanały kostne - czyli uszkadza kość - tak, aby mieć o co zaczepić to nowe, wprowadzane do organizmu więzadło. Te kanały kostne zazwyczaj wypełnia się +mozaiką tkankową+, zlepkiem tkanek pobieranych najczęściej od kilku zmarłych osób” - tłumaczy dr Gadomska-Gajadhur.

Pobieranie materiału od innych osób niesie ze sobą pewne problemy. Materiał ten nie zawsze jest najlepszej jakości - wśród dawców może np. znajdować się starsza osoba, której kości nie były już w dobrym stanie. Stworzony przez warszawskich chemików substytut kości tej wady nie ma. Wręcz przeciwnie - może być spersonalizowany.

„Oznacza to, że możemy pobrać komórki od pacjenta, któremu chcemy go wszczepić, wyekstrahować komórki macierzyste, np. z jego komórek tłuszczowych, nanieść na ten implant i przeszczepić do kanałów kostnych - tak, żeby jego kość szybciej się odbudowała, odbudowywana tkanka była lepiej zakotwiczona, a pacjent szybciej wrócił do zdrowia” - mówi dr Gadomska-Gajadhur.

Wynalazek pomyślnie przeszedł przez fazę badań w laboratorium. Aby jednak myśleć o wprowadzeniu go na rynek, musi on być badany dalej - do tego jednak potrzebne są większe fundusze. „Zainteresowanie pomysłem wyrażają zagraniczne firmy - choć my oczywiście najchętniej chciałybyśmy pozyskać jako inwestora polską firmę, ponieważ jest to polski wynalazek” - dodają badaczki.

PAP/ as/