Хирургия внедрения кости никогда не легкий процесс, но это особенно болезненно и сложно для детей. И со взрослыми и с детьми, часто кость времен получена откуда-либо в теле, чтобы заменить недостающую кость, которая может привести к другим осложнениям и боли. Металлические внедрения иногда используются, но это не постоянная фиксация для роста детей.«У взрослых есть больше вариантов когда дело доходит до внедрений», сказал Рэмилл Н. Шах, который привел исследование. «Пациенты-дети не делают.
Если Вы даете им постоянное внедрение, Вы должны сделать больше операций в будущем, когда они растут. Они могли бы столкнуться с годами трудности».Шах и ее команда стремятся изменять природу костных имплантатов, и они особенно хотят помочь пациентам-детям. Шах – доцент материаловедения и разработки в Школе Маккормика Нортвестерна Разработки и хирургии в Медицинской школе Файнберга Северо-Западного университета.
Новое исследование, оценивая материал с человеческими стволовыми клетками и в рамках моделей животных, было опубликовано онлайн 28 сентября журналом Science Translational Medicine. Адам Э. Джейкус, постдокторант в лаборатории Шаха, является первым автором газеты.3D печатный биоматериал шаха – соединение гидроксиапатита (минерал кальция, найденный естественно в человеческой кости) и биологически совместимый, биоразлагаемый полимер, который используется во многом медицинском применении, включая швы. Гиперупругий материал «кости» шаха показывает большое обещание в в естественных условиях моделях животных; этот успех находится в уникальных свойствах печатной структуры.
Это – гидроксиапатит большинства, все же гиперупругий, прочный и пористый в нано, микро и макро-уровнях.«Пористость огромна когда дело доходит до регенерации ткани, потому что Вы хотите, чтобы клетки и кровеносные сосуды пропитали леса», сказал Шах. «У нашей 3D структуры есть разные уровни пористости, которая выгодна для ее физических и биологических свойств».В то время как гидроксиапатит, как доказывали, вызвал регенерацию кости, это также общеизвестно хитро, чтобы работать с. Клинические продукты, которые используют гидроксиапатит или другую керамику фосфата кальция, твердые и хрупкие. Чтобы дать компенсацию за это, предыдущие исследователи создали структуры, состоявшие главным образом из полимеров, но это ограждает деятельность биокерамики.
Биоматериал кости шаха, однако, составляет 90 процентов в развес гидроксиапатит процента и всего 10 процентов в развес полимер процента и все еще поддерживает его эластичность из-за способа, которым его структура разработана и напечатана. Высокая концентрация гидроксиапатита создает окружающую среду, которая вызывает быструю регенерацию кости.
«Клетки могут ощутить гидроксиапатит и ответить на его биологическую активность», сказал Шах. «Когда Вы помещаете стволовые клетки на наши леса, они превращаются в костные клетки и начинают – регулируют их выражение кости определенные гены. Это в отсутствие любых других веществ osteo-стимулирования. Это – просто взаимодействие между клетками и самим материалом».
Но это вовсе не значит то, что другие вещества не могли быть объединены в чернила. Поскольку 3D процесс печати выполнен при комнатной температуре, команда Шаха смогла включить другие элементы, такие как антибиотики, в чернила.«Мы можем включить антибиотики, чтобы уменьшить возможность инфекции после операции», сказал Шах. «Мы также можем объединить чернила с различными типами факторов роста, в случае необходимости, чтобы далее увеличить регенерацию. Это – действительно многофункциональный материал».
Одно из самых больших преимуществ, однако, то, что конечный продукт может быть настроен пациенту. В традиционных приемных пересадки кости кость – после того, как это взято от другой части тела – должна формироваться и формироваться, чтобы точно соответствовать области, где это необходимо. Врачи были бы в состоянии просмотреть тело пациента и 3D печать персонализированный продукт, используя синтетический материал Шаха.
Альтернативно, из-за его механических свойств, биоматериал может также легко урезаться и резаться по заданному размеру и сформировать во время процедуры. Не только это быстрее, но и alsoless болезненный по сравнению с использованием материала аутотрансплантата.
Шах предполагает, что у больниц могут однажды быть 3D принтеры, где они могут напечатать настроенные внедрения, в то время как пациент ждет.«Срок выполнения работы для внедрения, это специализировано для клиента, мог быть в течение 24 часов», сказал Шах. «Это могло изменить мир черепно-лицевой и ортопедической хирургии, и, я надеюсь, улучшит состояние пациента».