Дефекты лицевых костей черепа могут являются сложными задачами для пластических и реконструктивных хирургов. С помощью синтетического материала, называемого гиперэластичной костью, который легко изготавливается с помощью 3D-печати, возможно восстановить дефекты черепа, говорится в исследовании, опубликованном в научном журнале Plastic and Reconstructive Surgery.
Введение
Экспериментальный материал ускоряет регенерацию кости через дефекты черепа у крыс, согласно первоначальным результатам Рамиля Шаха (Ramille Shah), сотрудника Северо-западного университета (Northwestern University) и Университета Иллинойса (University of Illinois Health), Чикаго.
«Гиперэластичная кость обладает значительным потенциалом при черепно-лицевой реконструктивной хирургии, где существует огромная потребность в трансплантатах для замены кости», — утверждают ученые.
Актуальность проблемы
Гиперэластичная кость — это синтетический каркас для 3D-печати, состоящий в основном из костного минерала (гидроксиапатит) и широко используемого биосовместимого материала (полигликолевая кислота). Гиперэластичная кость состоит из сложной решетчатой структуры, предназначенной для поддержки роста и регенерации новой кости. Гиперэластичную кость можно быстро и недорого изготовить с использованием современных аппаратных платформ для 3D-печати, и новый материал достаточно податлив, чтобы его можно было спрессовать или разрезать во время операции.
Материалы и методы обследования
Исследователи сообщают о первоначальных экспериментах с гиперэластичной костью у крыс с хирургически созданными дефектами верхней области черепа. В экспериментах некоторые дефекты черепа были реконструированы с использованием гиперэластичной кости, а другие с использованием собственной (аутологичной) кости животного. Аутологичная кость является предпочтительным материалом для восстановления костных дефектов, но для этого нужен донор. У других животных реконструкция проводилась с использованием каркаса, состоящего только из полигликолевой кислоты, без костного минерала.
Результаты научной работы
3D-печатная гиперэластичная кость обеспечила хорошую регенерацию кости. При контрольном КТ эффективность регенерации составляла 74% через 8 недель и 65% через 12 недель по сравнению с аутологичной костью. Напротив, дефекты, закрытые каркасом из полигликолевой кислоты, показали небольшое образование новой кости. Микроскопическое исследование показало, что гиперэластичный костный каркас постепенно окружался сначала фиброзной тканью, а затем новыми костными клетками. Со временем каркас будет постепенно полностью заменен новой костью, включающей имплантированный костный минерал.
Выводы
Ученые считают, что при дальнейшем развитии 3D-печатный материал может стать ценной альтернативой аутологичной кости и коммерчески доступным заменителем кости.
«Наше исследование подчеркивает многообещающий трансляционный потенциал этой новой стратегии для применения в тканевой инженерии, в частности, для регенерации кости», — добавляют исследователи.
Ученые подчеркивают, что необходимы дальнейшие экспериментальные исследования для подтверждения использования гиперэластичной кости для определенных типов черепно-лицевой реконструкции.
Авторы другого исследования утверждают, что новое устройство — прозрачный 3D-череп поможет исследовать головной мозг.
