نجح فريق العلماء في مؤسسة Biomimetix الصغيرة المبتكرة ، التي أدركت تطوير NUST "MISiS" ، لأول مرة في العالم ، في زرع بدلة هجينة مقلدة تقليد هيكل العظام من البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي وسبائك التيتانيوم في عظم الفخذ. تم إجراء العملية الناجحة بتكليف من إحدى عيادات موسكو البيطرية MedVet.
تم إجراء عملية زرع جهاز محاكاة حيوي تجريبي (مشابه في البنية لأنسجة كائن حي) لكلب يعاني من ساركومة عظم الفخذ بنجاح في أغسطس 2018. بعد بضعة أيام ، تمكن الحيوان من المشي مرة أخرى ، ووفقًا للتوقعات ، ستتعافى الحركة تمامًا قريبًا.
ساركومة العظام (ساركومة العظام) هي ورم سرطاني ينمو بسرعة تأتي خلاياها من أنسجة العظام ، مما يؤدي إلى تدميرها التدريجي ، وبالتالي فقدان الحركة. الساركوما العظمية هي أكثر أنواع أورام العظام شيوعًا بين البشر والحيوانات.
يشمل العلاج بالضرورة مسار العلاج الكيميائي والجراحة لإزالة الأنسجة المصابة. تتيح التقنيات المتقدمة إجراء جراحة الحفاظ على الأعضاء - في هذه الحالة ، يتم وضع غرسة معدنية أو خزفية أو بوليمر بدلاً من الجزء الذي تمت إزالته من العظم. على الرغم من حقيقة أن هذه الأطراف الاصطناعية يمكن أن تعيد الحركة ، إلا أنها تختلف تمامًا في هيكلها عن أنسجة العظام ، وهذا يمكن أن يؤدي إلى عدد من الصعوبات الكبيرة.
التين. 1- الأشعة السينية للطرف الخلفي للحيوان قبل الجراحة. تصيب ساركومة العظام حوالي 11 سم من أنسجة العظام."المواد التقليدية للأطراف الصناعية الطبية لها عدد من العوائق الكبيرة: على سبيل المثال ، تحمل غرسات التيتانيوم الكثير من الحمل المخصص للعظام ، ويبدأ هذا الأخير في التخفيف. في هذه الحالة ، قد ينكسر العظم عند التقاطع مع الطرف الاصطناعي. السيراميك هو خيار آخر ، ولكنه أكثر هشاشة ، مما قد يحد من حجم العظم المستبدل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن بنية هذه المواد لا تسمح لها "بالنمو معًا" مع العظم - هناك حاجة إلى تثبيت ثابت مستمر "، كما يوضح فيدور سيناتوف ، المدير العام لـ Biomimetix ، الباحث في مركز المواد المركبة لـ" MISiS "فقط.
يعمل فريق Biomimetix على تطوير غرسات محاكاة حيوية لعدة سنوات. يعمل العلماء مع البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي - وهو مادة مثبتة حيويًا - ولكنهم يعدلونها بطريقة فريدة ، مما يمنحها البنية المطلوبة. هذه هي التجربة الأولى في العالم في إنشاء الأطراف الاصطناعية المقلدة من مادة البوليمر هذه.
التين. 2 - صورة الأشعة السينية للطرف الخلفى للحيوان بعد وضع الزرع.
بأمر من شبكة MedVet للمراكز البيطرية ، في أغسطس من هذا العام ، طور فريق Biomimetix بدلة فخذية محاكاة بيولوجية تجريبية لكلب مصاب بساركوما عظمية.
"نظرًا لأن الكلب أصبح كبيرًا - الدرواس ، اعتاد على التحرك بنشاط ، واستغرق الأمر حوالي 11 سم لإزالة العظم ، فقد تقرر جعل الطرف الاصطناعي هجينًا. على أنبوب تيتانيوم مصنوع بواسطة الطباعة ثلاثية الأبعاد من قبل شركائنا ، Konmet ، قمنا ببناء طبقة من البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي المستمر للغاية ، وكان الجزء الداخلي مصنوعًا من البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي المسامي المطابق لبنية العظم الإسفنجي. أثناء العملية ، تم قطع جزء من الطلاء "لتناسب" الغرسة مع العظم. بعد أيام قليلة من العملية ، تمكن الكلب من المشي بالكامل. إذا كان انصهار البوليمر مع أنسجة العظام ناجحًا ، فبعد مرور بعض الوقت سيكون من الممكن إزالة ألواح التثبيت "، كما يقول فيدور سيناتوف.
التين. 3 - يزرع بمكون تعزيز من التيتانيوم وقلب بوليمر "إسفنجي" وقشرة بوليمر "قشرية"."نجحت أنا وزملائي في إجراء جراحة الأطراف الصناعية. الزرعة قوية ، ويتوافق حجمها مع وزن الكلب وحجم العظم. النتائج طويلة المدى أكثر أهمية هنا ، بحيث يتم زرع الغرسة ونموها في العظم. ثم سيكون هناك تقدم كبير ، لكن الأمر يستغرق بعض الوقت. بينما نحن نراقب الكلب ، فإنه يخضع حاليًا للعلاج الكيميائي "، يقول رئيس طبيب MedVet ، دكتوراه. ايليا فيلكوفسكي.
وفقًا للمطورين ، استغرق التحضير أسبوعين ، قاموا خلاله بما يلي:
- تطوير تصميم الغرسة للأشعة السينية ،
- النمذجة ثلاثية الأبعاد
- إجراء المحاكاة الحاسوبية ،
- تطوير الحلول الهندسية لتغيير تقنية إنشاء غرسة هجينة ،
- الحصول على عينات اختبار ،
- إجراء الاختبارات الميكانيكية ،
- تصنيع الغرسة النهائية.