Геррі Кунс, доктор медичних наук / докторант Медичного коледжу Райса і Бейлора, готує для тестів біореактор, роздрукований у форматі 3D. (Кредит: Джефф Фітлов / Райс)

Нова техніка вирощує живу кістку для відновлення черепно-лицьових травм, прикріпивши до ребра біореактор з 3D-принтом - в основному, форму

Стовбурові клітини та кровоносні судини з ребра інфільтрують матеріал будівельних лісів у прес-формі та замінюють його натуральною кісткою, пристосованою до пацієнта.

Біоінженер Антоніос Мікос, піонер у галузі тканинної інженерії, та його колеги поєднали технології, які вони розробили протягом десятирічної програми. Мета полягає в просуванні черепно-лицьової реконструкції, використовуючи природні цілющі сили організму.

Дослідники розробили техніку вироблення спеціальних кісткових імплантатів для відновлення травм щелепної кістки з власного ребра пацієнта. (Кредит: Дослідницька група Mikos)

Методика розробляється для заміни сучасних методів реконструкції, які використовують тканини кісткового трансплантата з різних областей пацієнта, таких як гомілка, стегно та плече.

Кістковий замінник

"Основним нововведенням цієї роботи є використання біореактора, роздрукованого на 3D, для формування кістки, вирощеної в іншій частині тіла, тоді як ми застосовуємо дефект для прийняття новоутвореної тканини", - говорить Мікос, професор біоінженерії та хімічної та біомолекулярної інженерії в Райсі. Університет і член Національної інженерної академії та Національної медичної академії.

"У попередніх дослідженнях була створена техніка для створення кісткових трансплантатів із власним кровопостачанням із справжньої кістки, імплантованої в грудну порожнину", - говорить співавтор Марк Вонг, професор, кафедра та директор відділу ротової та щелепно-лицьової хірургії у Школі. стоматології в Техаському університеті охорони здоров'я в Х'юстоні.

“Це дослідження продемонструвало, що ми можемо створити життєздатні кісткові трансплантати зі штучних кісткових замінників. Істотною перевагою такого підходу є те, що вам не потрібно збирати власну кістку пацієнта, щоб зробити кістковий трансплантат, але що можна використовувати інші неавтогенні джерела »,-каже він.

В'язані і покриті

Щоб довести свою концепцію, дослідники зробили прямокутний дефект нижньої щелепи овець. Вони створили шаблон для 3D-друку та надрукували імплантовану форму та розпір, обидва виготовлені з ПММА, також відомого як кістковий цемент. Мета спейсера - сприяти загоєнню та запобігати заповненню рубцевої тканини місцем дефекту.

Вони витягли достатню кількість кісток з ребра тваринного зразка, щоб оголити окістя, яке служило джерелом стовбурових клітин та судин для насіння матеріалу риштування всередині цвілі. Випробувальні групи включали подрібнену реброву кістку або синтетичні фосфатно -кальцієві матеріали для виготовлення біосумісного лісу.

Форма, з відкритою стороною ребра, щоб створити щільну межу, залишалася на місці протягом дев'яти тижнів перед видаленням і перенесенням на місце дефекту, замінивши проставку. На тваринних моделях нова кістка, в'язана до старої та м'якої тканини, виросла навколо і покривала ділянку.

Чому ребра?

"Ми вирішили використовувати ребра, оскільки вони легко доступні та багате джерело стовбурових клітин і судин, які проникають на ешафот і переростають у нову кісткову тканину, яка відповідає пацієнту", - говорить Мікос. "Немає необхідності в екзогенних факторах росту або клітинах, які ускладнюють процес схвалення та переведення на клінічне застосування".

Ребра мають ще одну перевагу. "Ми можемо потенційно виростити нову кістку на декількох ребрах одночасно", - каже співавтор Геррі Кунс, доктор медичних наук / докторант Медичного коледжу Райса та Бейлора, який зараз працює в лабораторії Мікоса.

За словами Мікоса, використання ПММА для прес -форми та розпірки було простим рішенням, оскільки воно десятиліттями регулювалося як медичний пристрій для біологічного застосування. Під час Другої світової війни, коли винищувачі використовували лобове скло ПММА, лікарі помітили, що осколки, вбудовані в постраждалих пілотів, не викликали запалення, і тому вважали це доброякісним. Хоча початковою метою дослідження є покращення лікування травм на полі бою, загальна картина включає також цивільні операції.

Результати відображаються в Праці Національної академії наук.

Про авторів

Додаткові співавтори - з Райсу; Науковий центр охорони здоров’я Техаського університету в Х'юстоні; Медичний коледж Бейлора; Synthasome, Inc., Сан-Дієго; та Медичний центр університету Радбуда, Нідерланди.

Інститут регенеративної медицини збройних сил фінансував дослідження. Додаткову підтримку дослідження отримали Національний інститут охорони здоров’я, Науковий фонд Osteo, Програма вчених Барроу та Фонд Роберта та Дженіс Макнейр.

джерело: університет Райс

книги_науки