Tim ilmuwan dari perusahaan kecil inovatif Biomimetix, yang mengimplementasikan pengembangan NUST MISiS, berhasil untuk pertama kalinya di dunia telah berhasil menanamkan prosthesis hibrida biomimetik dari polietilen berbobot molekul sangat tinggi dan paduan titanium yang meniru struktur tulang ke tulang paha. Operasi yang berhasil ditugaskan oleh salah satu Klinik Hewan Moskow MedVet.
Sebuah operasi untuk menanamkan prosthesis eksperimental biomimetik (serupa dalam struktur ke jaringan organisme hidup) untuk anjing yang menderita osteosarkoma tulang paha berhasil dilakukan pada Agustus 2018. Setelah beberapa hari, hewan itu dapat berjalan lagi, dan, menurut perkiraan, mobilitas akan segera pulih sepenuhnya.
Osteosarcoma (sarkoma osteogenik) adalah tumor kanker yang berkembang pesat yang sel-selnya berasal dari jaringan tulang, yang mengarah ke kehancurannya secara bertahap dan, dengan demikian, kehilangan mobilitas. Osteosarkoma adalah jenis tumor tulang yang paling umum pada manusia dan hewan.
Perawatan harus mencakup kursus kemoterapi dan operasi untuk mengangkat jaringan yang terkena. Teknologi canggih memungkinkan untuk melakukan operasi pengawetan organ - dalam hal ini, implan logam, keramik atau polimer ditempatkan sebagai ganti bagian tulang yang dihilangkan. Terlepas dari kenyataan bahwa prostesis seperti itu dapat mengembalikan mobilitas, mereka sangat berbeda dalam struktur dari jaringan tulang, dan ini dapat menyebabkan sejumlah kesulitan yang signifikan.
Fig. 1 - X-ray dari bagian belakang hewan sebelum operasi. Osteosarkoma mempengaruhi hampir 11 cm jaringan tulang.“Bahan tradisional untuk prosthetics medis memiliki sejumlah kelemahan signifikan: misalnya, implan titanium mengambil terlalu banyak muatan yang ditujukan untuk tulang, dan yang terakhir mulai menipis. Dalam situasi ini, tulang di persimpangan dengan protesa dapat pecah. Keramik adalah pilihan lain, tetapi lebih rapuh, yang dapat membatasi ukuran tulang yang diganti. Selain itu, struktur bahan-bahan ini tidak memungkinkan mereka untuk "tumbuh bersama" dengan tulang - diperlukan fiksasi ketat yang ketat, "jelas Fedor Senatov, Direktur Jenderal Biomimetix, peneliti di Pusat Bahan Komposit NUST" MISiS ".
Tim Biomimetix telah mengembangkan implan biomimetik selama beberapa tahun. Para ilmuwan bekerja dengan polietilen berbobot molekul sangat tinggi - bahan biokompatibel yang terbukti - tetapi memodifikasinya dengan cara yang unik, memberi implan struktur yang diinginkan. Ini adalah pengalaman pertama di dunia dalam menciptakan prostesis biomimetik dari bahan polimer semacam itu.
Fig. 2 - Gambar sinar-X dari bagian belakang hewan setelah penempatan implan.
Atas perintah jaringan MedVet dari pusat-pusat dokter hewan, pada bulan Agustus tahun ini, tim Biomimetix mengembangkan prostesis femur biomimetik eksperimental untuk seekor anjing dengan osteosarkoma.
“Karena anjing itu ternyata berukuran besar - mastiff, terbiasa bergerak aktif, dan butuh sekitar 11 cm untuk mengeluarkan tulang, diputuskan untuk membuat prosthesis hibrida. Pada tabung titanium yang dibuat dengan pencetakan 3D oleh mitra kami, Konmet, kami membangun lapisan polietilen dengan berat molekul sangat tinggi, dan bagian dalamnya terbuat dari polietilen dengan berat molekul sangat tinggi yang identik dengan struktur tulang cancellous. Selama operasi, bagian dari lapisan terputus untuk “pas” implan ke tulang. Beberapa hari setelah operasi, anjing itu dapat berjalan sepenuhnya. Jika perpaduan polimer dengan jaringan tulang berhasil, setelah beberapa waktu akan mungkin untuk menghapus pelat pengikat, ”kata Fedor Senatov.
Fig. 3 - Implan dengan komponen penguat titanium, inti polimer "sepon" dan cangkang polimer "kortikal".“Saya dan kolega saya berhasil melakukan operasi prosthetics. Implan kuat, ukurannya sesuai dengan berat anjing dan ukuran tulang. Hasil jangka panjang lebih penting di sini, sehingga implan ditanamkan dan tumbuh ke dalam tulang. Maka akan ada kemajuan besar, tetapi butuh waktu. Saat kami mengawasi anjing itu, ia sedang menjalani kemoterapi, ”kata kepala dokter MedVet, Ph.D. Ilya Vilkovsky.
Menurut pengembang, persiapannya memakan waktu 2 minggu, selama waktu itu mereka lakukan:
- pengembangan desain implan untuk x-ray,
- Pemodelan 3D
- melakukan simulasi komputer,
- pengembangan solusi teknik untuk mengubah teknologi pembuatan implan hybrid,
- mendapatkan sampel uji,
- melakukan tes mekanik,
- pembuatan implan akhir.