Melanjutkan topik sebelumnya tentang implan dan prostetik , kelompok ilmiah yang sama mengusulkan teknologi yang menarik untuk studi laboratorium tentang perilaku implan ortopedi dalam kondisi sedekat mungkin dengan tubuh manusia. Studi ini dapat dilakukan secara in vitro - yaitu, tanpa partisipasi hewan laboratorium.
Endoprosthetics - mengganti sendi atau tulang yang rusak dengan prostesis berteknologi tinggi adalah operasi kompleks yang menggunakan bahan logam, keramik, dan polimer paling canggih.
Bahan apa pun untuk implan menjalani serangkaian tes, termasuk biokompatibilitas dan perilaku bahan di bawah tekanan mekanik. Karena hasil penelitian tersebut dalam kondisi laboratorium tradisional sangat berbeda dari indikator keausan yang sebenarnya, untuk menguji perilaku implan dalam organisme hidup, ia ditanamkan dalam tubuh hewan laboratorium. Setelah beberapa waktu, biasanya sekitar satu tahun, implan diangkat dan biokompatibilitas dan penuaan bahan dievaluasi.
Para ilmuwan dari Pusat Bahan Komposit NUST "MISiS" bersama dengan rekan-rekan dari Universitas Teknik Dortmund telah mengembangkan teknologi untuk memprediksi keausan bahan prostesis di bawah tekanan mekanik di lingkungan yang dekat dengan nyata. Cairan yang disintesis secara khusus mensimulasikan plasma darah manusia dan instalasi servo-hidrolik berteknologi tinggi sepenuhnya menggantikan sampel hidup eksperimental.
Sebagai bahan penelitian, polietilen berbobot molekul tinggi biomimetik yang dikembangkan oleh para ilmuwan dari Pusat Bahan Komposit NUST "MISiS" digunakan.
"Kami menyediakan bahan dan mengusulkan penggunaan plasma sintetis, dan rekan-rekan kami dari Universitas Teknik Dortmund mengembangkan teknologi pengujian kelelahan dan melakukan percobaan pada peralatan mereka," komentar Fedor Senatov, Ph.D. - Bahan mengalami dua jenis beban mekanis, mensimulasikan beban tulang paha dan tulang kering: siklik dan statis. Berkat percobaan ini, kami membuktikan bahwa adalah mungkin untuk memprediksi secara in vitro perilaku implan ortopedi dalam tubuh manusia tanpa menggunakan pengujian hewan. ”
“Keinginan kami adalah untuk menawarkan alternatif yang akan mengurangi jumlah tes pada hewan yang tidak efektif dan dipertanyakan dari sudut pandang etika dalam hal menilai sifat kelelahan. Aspek lain adalah kesempatan untuk mengusulkan metode baru yang akan memungkinkan pengujian bahan implan untuk daya tahan di laboratorium. Dalam praktik global, masih belum ada standar untuk mempelajari sifat kelelahan implan dalam lingkungan biomimetik, yang dikaitkan dengan risiko tinggi menggunakan bahan baru. Kami bekerja di bidang pengembangan pengujian yang memungkinkan Anda untuk memprediksi secara akurat umur materi. Percobaan serupa telah dilakukan oleh sekelompok Profesor Walter (sekitar - kepala kelompok penelitian dari sisi Jerman) untuk implan logam dan keramik. Eksperimen ini unik untuk polimer dan tidak memiliki analog dunia, ”kata Marina Knyazeva, perwakilan dari kelompok riset Technical University of Dortmund.
Keuntungan signifikan lainnya dari teknologi penelitian yang diusulkan oleh para ilmuwan adalah penghematan waktu. Jika perlu waktu sekitar satu tahun untuk mengevaluasi penuaan kimiawi implan dalam organisme hidup, maka puluhan tahun akan diperlukan untuk uji daya tahan. Dalam kondisi in vitro, proses penuaan dan pemakaian bahan kimia dapat dipercepat secara signifikan. Jika indikator keausan material tidak memuaskan, ini akan segera diketahui, dan akan mungkin untuk melanjutkan percobaan dengan sampel lain.
Namun, masih terlalu dini untuk berbicara tentang ditinggalkannya peran hewan laboratorium dalam pengujian bahan prostetik.
“Teknologi kami akan memungkinkan kami untuk membandingkan beberapa material sekaligus, tanpa mengujinya pada hewan. Namun, ketika bahan yang paling optimal dari daftar ditemukan, maka perlu diuji in vivo - in organisme hidup. Ini terutama karena kebutuhan untuk memeriksa biokompatibilitas materi, serta parameter ortopedi - setelah semua, pasien dapat menemukan berbagai fitur dari sistem muskuloskeletal, ”jelas Fedor Senatov.
Dengan demikian, para ilmuwan mengusulkan teknologi yang komprehensif untuk mempelajari perilaku implan, di mana percobaan percepatan penuaan in vitro akan memprediksi kehidupan implan potensial, dan tes in vivo selanjutnya akan menentukan biokompatibilitasnya.
Artikel asli dapat ditemukan di
Jurnal Perilaku Mekanik Bahan Biomedis .