Oamenii de știință dezvoltă “pistolul” revoluționar pentru vindecarea fracturilor osoase complexe

Deși majoritatea pistolilor sunt asociate cu daune, un grup de cercetători americani și coreeni propune o întrebuințare radical diferită: repararea leziunilor osoase. Dispozitivul dezvoltat de ei, deși nu atinge nivelul Medigun din Team Fortress 2 sau al Puștii Biotice din Overwatch, reprezintă un pas semnificativ în realizarea conceptului de “arme de vindecare”.

În cazul fracturilor severe și neregulate sau al resecțiilor osoase efectuate în tratamentul cancerului osos, osul nu se vindecă de la sine. Soluția obișnuită constă în utilizarea implanturilor metalice, de obicei din aliaje de titan, pentru stabilizarea zonei afectate și facilitarea recuperării.

Implanturile tradiționale, pe lângă faptul că sunt costisitoare și dificil de fabricat, nu sunt întotdeauna personalizate pentru pacient. “Imprimarea 3D a fost considerată o abordare nouă pentru realizarea acestor implanturi personalizate, dar acest proces necesită de asemenea timp și resurse financiare considerabile,” explică Jung Seung Lee, cercetător în inginerie biomedicală la Universitatea Sungkyunkwan din Coreea. Echipa sa a căutat să dezvolte o metodă mai rapidă și mai ieftină decât imprimarea 3D.

Soluția lor a fost adaptarea unui pistol de lipit. Ideea constă în fabricarea implantului direct în zona lezată, în timpul intervenției chirurgicale. Chirurgul ar utiliza pistolul pentru vindecarea oaselor, orientându-l către osul fracturat, apăsând pe trăgaci și creând un suport stabilizator prin extrudarea unui filament care se solidifică în fractură și susține osul. “Am modificat un pistol de lipit comercial obișnuit. Am ajustat temperatura și, modificând modulul capului extrudorului, am putut controla rezoluția suportului extrudat,” a adăugat Lee.

Deși designul pistolului a fost relativ simplu de realizat, alegerea “muniției” a fost partea cea mai dificilă.

Pistoalele de lipit folosesc de obicei o bară solidă de adeziv care se topește în dispozitiv și este extrudată prin vârf. Crearea unei bare care să poată vindeca oasele a prezentat mai multe provocări. În primul rând, exista problema temperaturii: majoritatea adezivilor necesită încălzirea la peste 100° Celsius pentru topire, ceea ce ar provoca daune țesuturilor vii atunci când este aplicat direct. În al doilea rând, materialul solidificat trebuia să aibă proprietăți mecanice comparabile cu cele ale unui os natural. În al treilea rând, echipa lui Lee dorea ca suporturile lor să se degradeze în timp și să fie înlocuite de țesutul osos care se regenerează.

După evaluarea mai multor formulări posibile, echipa a găsit materialul adecvat. “Am folosit un termoplastic biocompatibil numit polycaprolactonă și hidroxiapatită ca materiale de bază,” a menționat Lee. Polycaprolactona a fost aleasă datorită faptului că este un material aprobat de FDA, care se degradează în corp în câteva luni după implantare. Hidroxiapatita, pe de altă parte, susține regenerarea țesutului osos. Echipa lui Lee a experimentat cu diverse proporții ale acestor două ingrediente și în cele din urmă a reușit să

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România