Wstrzykiwany substytut kości
Istnieje wiele substytutów kości, stosowanych w stomatologii, chirurgii szczękowej i ortopedii. Jednakże te z nich, które można podawać strzykawką i kształtować in situ, wymagają stosowania dużej siły, co utrudnia precyzyjne umieszczenie i dobór ilości materiału. Ponadto odpowiedź tkankowa na ciało obce jest różna, zwłaszcza u starszych lub schorowanych pacjentów. W ramach unijnego projektu IMCOSS (Injectable medical ceramics for bone repair and augmentation) opracowano podstawy teoretyczne umożliwiające udoskonalenie zarówno urządzenia do podawania, jak i samych materiałów. Naukowcy zbadali biomateriały o różnej nanostrukturze, która pozwala zoptymalizować reologię, biozgodność tkankową i regenerację tkanki kostnej. Szeroko zakrojona charakterystyka podstawowych, opracowywanych materiałów — nanocząsteczek hydroksyapatytu (nHA) — wykazała, że stają się one mniej lepkie pod wpływem przyłożonego nacisku (są tiksotropowe). Optymalizacja przy pomoc dodania jonów metali doprowadziła do uzyskania zaawansowanej pasty o płynności umożliwiającej podawanie jej strzykawką. Naukowcy z projektu IMCOSS wykorzystali trójwymiarowe (3D) modele kultur komórkowych in vitro, aby przetestować biozgodność. Przy pomocy linii komórek MG63 i mezenchymalnych komórek macierzystych wykazano zmniejszoną toksyczność w porównaniu z testami 2D przeprowadzonymi w oparciu o bardziej dojrzałe komórki kości. Badanie zoptymalizowanych i zaawansowanych past wskazało na zwiększoną biokompatybilność, a co jeszcze ważniejsze, domieszkowane jonami metali nHA pobudzały aktywność komórkową. Wskazuje to na zwiększony potencjał zaawansowanych past w zakresie naprawy kości. Testy in vivo uwidoczniły gojenie się uszkodzeń w ciągu zaledwie sześciu miesięcy, bez wyraźnych stanów zapalnych. W podstawowej paście uzyskano optymalne stężenie nHA. Zespół opracował wstępną wersję urządzenia dostarczającego, które zostało przetestowane w ramach warsztatów klinicznych przez chirurgów stomatologów i ortopedów. Analiza informacji zwrotnych oraz ograniczeń regulacyjnych pozwoliła na kompleksową optymalizację zarówno materiału, jak i urządzenia dostarczającego oraz zwiększenie elastyczności dawki i precyzji podawania. Po dwóch latach od uzyskania odpowiednich zezwoleń wprowadzenie produktów na rynek powinno przyczynić się do zwiększenia zysków partnerskich MŚP o nawet 200%. Produkty będą początkowo sprzedawane w szpitalach i wśród chirurgów, a uzyskane dane kliniczne dotyczące stosowania urządzeń pozwolą na ich szerszą popularyzację. Technologia IMCOSS przyniesie korzyści pacjentom, przyczyni się do poprawy konkurencyjności unijnego przemysłu urządzeń medycznych oraz zwiększy widoczność uczestniczących w projekcie instytutów badawczych.
Słowa kluczowe
Substytut kości, wstrzykiwanie, nanocząsteczki, hydroksyapatyt, pasta
