Inteligentna regeneracja kości zmniejsza ryzyka i koszty
Coraz wyższa populacja osób starszych oraz towarzyszące jej związane z wiekiem choroby, takie jak osteoporoza i związane z nią złamania patologiczne, stanowią duże obciążenie dla systemów opieki zdrowotnej w Europie. Faktycznie, jak pokazuje ostatnie badanie(odnośnik otworzy się w nowym oknie), przewiduje się, że do 2030 roku roczne koszty związane ze złamaniami i zaburzeniami gojenia wzrosną o 23%. Obecne leczenie dużych ubytków kostnych (gdy brakuje co najmniej 3 cm kości) obejmuje transport kości (metoda osteogenezy dystrakcyjnej) lub indukowanie membrany (metoda Masqueleta). W pierwszym przypadku do stymulacji regeneracji kości w przestrzeni utworzonej przez cięcie chirurgiczne w pobliżu obszaru ubytku stosuje się stabilizator z cienkiego drutu. Procedura ta obarczona jest powikłaniami, takimi jak uszkodzenie metalowego implantu, niepowodzenie regeneracji lub infekcja. Druga wspomniana metoda to proces dwuetapowy. W ubytku kostnym umieszcza się cementową wkładkę, którą usuwa się po sześciu tygodniach, po czym do pustej przestrzeni wprowadza się autologiczny przeszczep kostny wraz z kompozytami kostnymi. W ramach finansowanego ze środków UE projektu SBR(odnośnik otworzy się w nowym oknie) opracowano jednoetapowy chirurgiczny zabieg regeneracji(odnośnik otworzy się w nowym oknie) do dużych ubytków kostnych i zastępowania brakującej kości. „Tradycyjne metody leczenia nie tylko wymagają licznych i ryzykownych interwencji chirurgicznych, nie mogą być też monitorowane w czasie rzeczywistym. Nasz implant z wbudowanym czujnikiem dostarcza aktualnych danych na temat procesu gojenia, co zwiększa skuteczność leczenia i personalizuje je, a to ostatecznie przekłada się na mniejsze ogólne koszty opieki zdrowotnej” — mówi współkoordynator projektu SBR, Elias Panagiotopoulos, profesor ortopedii na Uniwersytecie w Patras(odnośnik otworzy się w nowym oknie), który jest gospodarzem projektu.
Lepsza integracja implantów o wysokiej funkcjonalności
Rozwiązanie opracowane w ramach projektu SBR obejmuje półsztywne wszczepialne rozwiązanie, które łączy brzegi ubytku kostnego, wraz z membraną z włókna otrzymaną metodą elektroprzędzenia, która kieruje regeneracją kości. Całość jest wytwarzana za pomocą obróbki przyrostowej i druku 3D przy użyciu materiałów resorbowalnych (termoplastycznych tworzyw klasy medycznej). „Technologie te umożliwiają wytwarzanie złożonych kształtów o unikalnych właściwościach szczególnych, takich jak wysoka porowatość i naśladowanie matrycy zewnątrzkomórkowej, która wspomaga przepływ płynów i składników odżywczych” — wyjaśnia współkoordynatorka projektu Sophia Antimisiaris, profesora na Wydziale Farmacji Uniwersytetu w Patras. Konsorcjum SBR opracowało również biokompatybilny, elastyczny i bezprzewodowy układ czujników wyprodukowanych przy użyciu technologii druku i osadzonych w implancie wydrukowanym w 3D, który ma służyć do monitorowania regeneracji kości i przyjęcia implantu w czasie rzeczywistym. „Czujniki, które monitorują pH, temperaturę, naprężenie i transformujący czynnik wzrostu, okazały się obiecujące w śledzeniu procesu gojenia. Komunikacja Bluetooth w połączeniu z ultraniskim poborem mocy gwarantuje transmisję danych w czasie rzeczywistym” — dodaje Antimisiaris. Liczne badania przedkliniczne przetestowały pomyślnie to podejście i pomogły dostroić rozmiar i właściwości komponentów, jednocześnie umożliwiając badaczom włączenie liposomalnych czynników wzrostu i wytwarzających białka wirusów zależnych od adenowirusów (AAV(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w celu przyspieszenia leczenia). Po raz pierwszy testy obejmowały eksperymenty in vivo, które potwierdziły biokompatybilność implantu oraz wytrzymałość na nieuniknione obciążenia.
Monitorowanie w czasie rzeczywistym do różnych zastosowań medycznych
Kilka elementów opracowanych w ramach projektu SBR, takich jak metody dostarczania czynników wzrostu lub wirusów AAV i czujniki mogą być wykorzystane w leczeniu innych stanów chorobowych wymagających regeneracji tkanki. Są to między innymi zmiany chrzęstne lub chrzęstnokostne, dla których obecnie nie ma metod leczenia lub są one nieoptymalne. „Nasz wszczepiany układ czujników stanowi istotny krok w rozwoju technologii medycznej, ponieważ demonstruje praktyczne zastosowania zaawansowanych czujników i druku 3D w wyrobach medycznych” — podkreśla Panagiotopoulos. Partnerzy SBR obecnie starają się uzyskać liczne patenty, jednocześnie badając nowe możliwości finansowania w celu komercjalizacji różnych obiecujących technologii.
