Протезы костей. Искусственные кости

Обновлено: 27.05.2018

2016. Новый биопластик для 3D-печати костей обрастает живыми клетками


Обычно протезы костей делают из биоинертных металлов или вырезают из малоберцовой кости самого пациента. Однако, теперь, когда появились 3D-принтеры, позволяющие с высокой точностью распечатать любую косточку, эти старые методы - морально устарели. Осталась одна проблема - найти материал, который может служить одновременно и биоинертной основой для клеток костной ткани и чернилами для 3D-принтера. И исследователи Университета Джона Хопкинса такой материал создали. Это легкоплавкий пластик. Он превращается в жидкость при температуре 80−100 градусов, и добавленные в него живые клетки не успевают разрушиться. В качестве клеточного материала прекрасно сработали стволовые клетки из жировой ткани, собранной при липосакции, смешанные с костной пылью. Через три недели биоматериал опытного образца начал накапливать кальций — а значит, полностью превратился в клетки костной ткани.


2016. В США создали технологию выращивания человеческих костей и мышц


Биоинженеры из Института регенеративной медицины в Уэйк-Форесте (США) разработали необычную технологию трехмерной печати, которая позволяет создавать полноценные копии отдельных костей, мышц и хрящей из стволовых клеток. До сих пор ученым удавалось распечатывать только очень тонкие слои живой ткани (до 200 мкм) - иначе ткань начинала гибнуть, так как питательные вещества и кислород не могут проникнуть на такую глубину без наличия кровеносных сосудов. В данном случае биоинженеры использовали особый полимер, позволявший укладывать клетки слоями и при этом сохранять небольшой просвет между ними. А после печати, ученые помещают органоид в организм мыши, где он постепенно "зарастает"  кровеносными сосудами, а полимер постепенно разлагается, уступая им место. В конечном итоге на месте заготовки возникает полноценный орган, обладающий нужной трехмерной формой и всеми необходимыми видами ткани.


2015. Кости для трансплантации будут выращивать из собственных клеток пациента


Оказывается, по статистике, кость - самая часто пересаживаемая человеческая ткань после крови. И, как в случае со всеми трансплантантами, донорские кости часто отвергаются телом пациентов. Американская компания EpiBone разработала технологию выращивания костей из стволовых клеток самого пациента. Для этого они проводят компьютерную томографию поврежденного участка, создают персонализированный трехмерный каркас, а потом берут у больного образец жировой ткани, откуда извлекают стволовые клетки и внедряют их в уже сделанный каркас. После чего тот отправляется в камеру роста, биореактор, симулирующий условия внутри человеческого тела. Через три недели после помещения в биореактор там формируется живая человеческая кость, имеющая размеры и форму, необходимые для пациента. Сейчас технология проходит стадию проверки на животных и официального одобрения для работы на людях.


2015. Человеку имплантировали протез грудной клетки, распечатанный на 3D-принтере


В Испании мужчине, страдающему саркомой грудной стенки, для проведения операции нужно было удалить половину грудной клетки. Вместо обычных плоских протезов, которые раньше ставили в редких подобных случаях, на этот раз хирурги решили прибегнуть к услугам 3D-печати и создать титановый протез, смоделированный специально для пациента, с учетом особенностей его анатомии. Для этого они обратились к фирме Anatomics, австралийской компании, специализирующейся на 3D-печати, производстве имплантатов и протезов. С помощью компьютерной томографии ученые из Anatomics реконструировали не только грудную стенку пациента, но и саму опухоль, чтобы учесть особенности ее удаления, после чего создали титановый имплантат на принтере «Arcam». Операция по установке первого 3D-напечатанного протеза грудной клетки прошла гладко. Пациента выписали спустя 12 дней, его тело отреагировало на имплантат без всяких осложнений.


2014. Человеку впервые имплантировали напечатанный на 3D-принтере позвонок


Команда врачей из Третей клинической больницы Пекинского университета заявила об успешной имплантации позвонка, напечатанного на 3D принтере. Операция была проведена для 12-летнего пациента со злокачественной опухолью спинного мозга. Позвонок создан путем спекания титанового порошка. Причем, в отличии от традиционных имплантатов, он - не монолитный, а пористый. По расчетам ученых, через эти поры будет расти костная ткань, при этом не требуется замена протеза с возрастом,т.к. костная ткань покроет позвонок, который станет естественной частью позвоночника мальчика.


2014. Видео: Эндопротезирование тазобедренного сустава, распечатанного на 3D-принтере


Британские хирурги впервые напечатали тазобедренный сустав для эндопротезирования на 3D-принтере и использовали стволовые клетки пациентки, чтобы зафиксировать его на месте. Имплантат для 71-летней пациентки больницы при Саутгемптонском университете был напечатан на основе 3D-файлов, изготовленных по подробным КТ-сканам. В качестве материала использовался титановый порошок, тонкие слои которого спекались под воздействием лазерного луча. А в качестве "клея", который позволит надежно зафиксировать имплантат на месте использовался материал из стволовых клеток пациентки.  Хирурги уверены, что технология трехмерной печати может кардинально изменить ход проведения сложных ортопедических операций. Однако, как и другие инновационные технологии, сейчас она далеко не всем по карману. 3D-печатный имплантат и операция обошлись пациентке в 12000 фунтов.


2014. Пациенту имплантировали лицевую кость, выращенную из его стволовых клеток


Израильская биотехнологическая компания Bonus Biogroup сообщила о (первом в истории) успешном проведении операции по пересадке пациенту кости, выращенной в лабораторных условиях из его собственных клеток. Костная ткань была создана из клеток жировой ткани, полученных методом липосакции. Суть метода Bonus Biogroup, заключается в получении стволовых клеток из обычной жировой ткани самого пациента с целью их переноса в специальную матрицу, где затем происходит превращение клеток в костную ткань. С помощью трехмерного сканирования зоны повреждения специалисты создают для клеток «каркас» нужной формы, и живая клеточная культура помещается на этот каркас. Процесс роста ткани происходит внутри особого биореактора, это требует нескольких месяцев, но в итоге формируется кость заданной формы и размера. Врачи уверены, что организм пациента распознает родственные клетки и не отторгнет выращенный «в пробирке» имплантат.


2014. Пациентке установили искусственный череп, распечатанный на 3D-принтере


У 22-летней пациентки Университетского медицинского центра Утрехта (это в Нидерландах) было редкое заболевание черепа - он рос вовнутрь и давил на мозг, что вызывало нарушение зрения и головные боли. И серьёзные повреждения мозга или смерть были бы неизбежны в ближайшем будущем, если б врачи не придумали заменить верхнюю часть черепа на искусственную, распечатанную на 3D-принтере. Имплантат изготовлен по индивидуальному заказу из прочного пластика, название которого не называется. После операции к пациентке вернулось зрение, она не проявляет никаких симптомов болезни и полностью работоспособна.


2013. Японские ученые вырастили хрящевую ткань из клеток кожи


Японским ученым из университета Киото удалось воссоздать хрящевую ткань за счет перепрограммирования клеток эпидермиса кожи. Для этого в клетки кожи (с помощью специального вируса) был пересажен ген SOX9, который отвечает за образование хрящевой ткани. В результате через две недели ученые смогли получить ее подобие. Преимуществом данного метода является быстрота: использование стволовых клеток дает подобный результат только через месяц. Ученые отмечают, что выращенный хрящ был успешно пересажен лабораторным мышам. Ученые отмечают, что новый метод имеет еще одно преимущество - онкобезопасность. Старые методы преобразования обладают существенным минусом: довольно часто на пересаженных участках возникает онкологический процесс, который по тяжести может превосходить основное заболевания. Новый метод лишен столь серьезного недостатка.