Американские исследователи предложили более естественную и безопасную альтернативу металлическим спицам и штифтам
Команда специалистов из Tufts University School of Engineering и Beth Israel Deaconess Medical Center (США) предложила более естественную и безопасную альтернативу металлическим спицам, штифтам, скобам, винтам и пластинам, с помощью которых фиксируются костные отломки при черепно-лицевых переломах. Они изготовили подобные хирургические приспособления из шелкового фиброина - белка, выделяемого тутовым шелкопрядом. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Металлоостеосинтез, без которого не обойтись при переломах костей свода черепа,
сопровождается рядом негативных эффектов. Так, применяемые для фиксации костных
отломков металлические винты и пластины из-за своей жесткости и твердости могут
травмировать ткани. Кроме того, использование металлических имплантатов повышает
риск инфицирования, а в некоторых случаях требует повторного оперативного
вмешательства для их удаления. Применение рассасывающихся приспособлений,
изготовленных из синтетических полимеров, частично решает проблему, но имеет
свои недостатки – их труднее, чем металлические, устанавливать, кроме того, с
ними связан повышенный риск воспалительных реакций.
Группа под руководством специалистов по реконструктивной хирургии Сэмюэла Лина (Samuel
Lin) и биомедицинской инженерии Дэвида Каплана (David Kaplan) разработала
фиксирующие хирургические приспособления, которые не только легко
имплантируются, улучшают ремоделирование костной ткани после травмы и обладают
высоким уровнем биосовместимости, но и со временем полностью рассасываются в
организме.
Для их изготовления ученые использовали фибриллярный белок, выделяемый
шелковичным червем Bombyx mori. Сделанные на основе шелкового фиброина изделия,
благодаря его сложной структуре, обладают высокой прочностью и гибкостью. В
отличие от металлических, на их механическую целостность и функциональность не
влияет контакт с жидкостями и окружающими тканями, что избавляет пациентов от
связанных с этим осложнений. Среди других преимуществ шелкового белка – близость
его структуры к структуре кости, сохранение структурной стабильности при высокой
температуре и в других экстремальных условиях, что позволяет стерилизовать
изготовленные из него предметы.
Как подчеркнул Каплан, пожалуй, самым основным достоинством шелка является его
способность стабилизировать и доставлять биоактивные компоненты, поэтому с
помощью шелковых винтов и пластин, когда такие хирургические приспособления
войдут в клиническую практику, можно будет вносить в травмированные ткани
антибиотики и другие фармацевтические препараты, предназначенные для улучшения
восстановления кости и более быстрого заживления. Кроме того, поскольку
материал, из которого сделаны винты, по своей природе проницаем для
рентгеновских лучей, это обстоятельство может облегчить отслеживание процесса
заживления в послеоперационный период.
В ходе тестирования 28 шелковых винтов были имплантированы в бедренные кости
шести лабораторных крыс. Установка устройств оказалась очень простой, они
оставались хорошо зафиксированными в кости на протяжении контрольного срока в
два месяца и продемонстрировали высокий уровень биосовместимости и обеспечили
ремоделирование костной ткани.
Авторы планируют продолжить изучение потенциала шелковых хирургических
приспособлений на более крупных лабораторных животных, а затем перейти к стадии
клинических испытаний. Они полагают, что подобные устройства можно будет
применять не только в черепно-лицевой хирургии, но и при других костных
переломах.
Источник: Medportal.ru