Новое нано-покрытие имплантов для эндопротезирования суставов

11.05.2012

Замена коленного сустава: хирургическое вмешательство

В США ежегодно выполняется более миллиона операций по замене тазобедренного и коленного суставов. Импланты предназначены для длительного ношения.

Однако около 17% пациентов, перенесших эндопротезирование, нуждаются в раннем повторном хирургическом вмешательстве по замене искусственного сустава. Поскольку большинство операций приходится на пациентов пожилого возраста, то повторные инвазивные процедуры несут в себе высокий риск опасных осложнений.

Чтобы снизить количество этих обременительных повторных операций команда инженеров-химиков Массачусетского технологического института разработала новое покрытие, которым предполагалось обрабатывать имплант. Миссия покрытия – повысить надежность эндопротезирования за счет улучшения контакта импланта с окружающими тканями. Это помогло бы снизить высокий риск раннего выхода из строя импланта.

Авторы исследования считают, что имплант, получивший новое покрытие, будет стимулировать клетки организма производить костную ткань, которая поможет эндопротезу оптимально вписаться в отведенное ему место. Также это покрытие может быть использовано для лечения переломов и повышения приживаемости имплантов.

Сегодня, чтобы обеспечить стабильность импланту, хирурги используют костный цемент, полимер, напоминающий по свойствам закаленное стекло. В некоторых случаях в цементе возникают трещины, и имплант отделяется от костей, что приводит к потере подвижности и хроническим болям.

В этих случаях, как правило, имплант удаляется и заменяется новым, что сопровождается огромными потерями вторичных тканей пациента. Если же покрыть импланты материалами, вызывающими рост родной кости, формируемой там, где это нужно, то кость врастала бы в имплант, который в таком случае будет функционировать нормально.

Новое покрытие представляет собой тонкую пленку (толщина составляет от 100 нанометров до 1 микрона), состоящую из слоев материалов, обеспечивающих быстрый рост костной ткани. Один из компонентов - минерал гидроксиапатит, который является естественным составляющим костей, источником кальция и фосфатов.

Применение мезенхимальных стволовых клеток

Этот материал привлекает мезенхимальные стволовые клетки (МСК) костного мозга, тем самым представляет основу для формирования новой кости. Также есть слой пленки, содержащий фактор роста, который стимулирует МСК, превращая их в клетки остеобласты, продуцирующие кости.

Именно эти клетки заполняют пространство возле импланта костной тканью, выступая естественной альтернативой полимерному костному цементу. В итоге имплант закрепляется в кости надежно, ведь образование трещин не происходит.

Здоровые ткани прочно удерживают имплант и снижают риск развития бактериальной инфекции вокруг импланта. Эксперты отметили, что при использовании костного цемента создается «мертвое» пространство между существующей костью и имплантом, лишенное кровеносных сосудов.

Это значит, что если имеется колония бактерий в этом пространстве, то они будут распространяться, т.к. иммунные клетки не в силах добраться до инфекционных агентов и их уничтожить.

Покрытию потребуется 2-3 недели, чтобы заполнить костной тканью окружающее имплант пространство, поэтому пациенту в этот период необходимо посещать сеансы физиотерапии, считают исследователи.

Ранее уже проводились испытания с имплантами, покрытыми ортопедическим гидроксиапатитом, но эти пленки были довольно толстые и неустойчивые и, как правило, отслаивались от импланта. Другие исследователи экспериментировали с инъекциями фактора роста или внедряли его непосредственно на имплантат, но большинство из этих попыток заканчивались неудачей и не имели никакого эффекта.

Современные импланты для эндопротезирования суставов

Современные решения команды инженеров из Массачусетского технологического института дали возможность контролировать толщину пленки и количество факторов роста, выпускаемых из покрытия. Это важное преимущество, т.к. слишком высокое количество факторов роста способно привести к нежелательным побочным эффектам.

Сегодня покрытие исследуется на животных. Результаты тестов показали, что покрытия приводят к быстрому формированию кости и замыканию импланта на требуемом месте.

Покрытие может быть использовано не только для протезов суставов, но и для фиксации пластин и винтов, применяемых для лечения переломов костей. Новое покрытие универсально, его можно наносить на импланты любой геометрии, различного предназначения.

Например, одно из возможных применений – зубные имплаты. Как известно, зубная имплантация состоит из 2 этапов – первый включает встраивание в челюсть резьбового винта, который должен стабилизироваться за счет интеграции с окружающей костной тканью в течение нескольких месяцев, затем пациент снова посещает стоматолога, чтобы на винт надели коронку.

Покрытие винта специальным материалом сможет сократить лечение до одного этапа, когда пациент сразу получит весь имплант (винт + коронку).

Результаты исследования опубликованы в журнале «Advanced Materials».

Ссылки по теме:

Автор материала Елена Васильева, врач общей практики специально для Spinet.ru

Все новости

Также стоит почитать:

Последние темы в форуме:

Антеспондилолистез тела l5. Грыжа l5-s1

Рецепт на катадолон

Остеохондроз. Ретролистез. Антелистез

Гемангиома позвонка Тh3

Помогите разобраться протрузия l5-s1