A equipe de cientistas da pequena empresa inovadora Biomimetix, que implementa o desenvolvimento do NUST MISiS, pela primeira vez no mundo, implantou com sucesso uma prótese híbrida biomimética de uma liga de polietileno e titânio de altíssimo peso molecular em um fêmur que imita a estrutura de um osso. A operação bem-sucedida foi encomendada por uma das Clínicas Veterinárias de Moscou MedVet.
A operação para implantar uma prótese biomimética experimental (semelhante em estrutura aos tecidos de um organismo vivo) para um cão que sofre de osteossarcoma do fêmur foi realizada com sucesso em agosto de 2018. Depois de alguns dias, o animal conseguiu andar novamente e, de acordo com as previsões, a mobilidade logo se recuperará totalmente.
O osteossarcoma (sarcoma osteogênico) é um tumor canceroso de rápido crescimento cujas células provêm do tecido ósseo, levando à sua destruição gradual e, consequentemente, à perda de mobilidade. Osteossarcoma é o tipo mais comum de tumor ósseo em humanos e animais.
O tratamento inclui necessariamente um curso de quimioterapia e cirurgia para remover o tecido afetado. As tecnologias avançadas tornam possível a cirurgia de preservação de órgãos - nesse caso, um implante de metal, cerâmica ou polímero é colocado em vez da porção removida do osso. Apesar de essas próteses poderem restaurar a mobilidade, possuem estrutura muito diferente do tecido ósseo, o que pode levar a uma série de dificuldades significativas.
Fig. 1 - Radiografia do membro posterior do animal antes da cirurgia. Osteossarcoma afeta quase 11 cm de tecido ósseo.“Os materiais tradicionais para próteses médicas têm várias desvantagens significativas: por exemplo, os implantes de titânio recebem muita carga destinada ao osso, e o último começa a afinar. Nesta situação, o osso na junção com a prótese pode quebrar. A cerâmica é outra opção, mas é mais frágil, o que pode limitar o tamanho do osso substituído. Além disso, a estrutura desses materiais não permite que "cresçam juntos" com o osso - é necessária uma fixação constante e firme ", explica Fedor Senatov, diretor geral da Biomimetix, pesquisador do Centro de Materiais Compostos do NUST" MISiS ".
A equipe da Biomimetix vem desenvolvendo implantes biomiméticos há vários anos. Os cientistas trabalham com polietileno de altíssimo peso molecular - um material biocompatível comprovado - mas modificam-no de uma maneira única, dando aos implantes a estrutura desejada. Esta é a primeira experiência do mundo na criação de próteses biomiméticas a partir de um material polimérico.
Fig. 2 - Imagem radiográfica do membro posterior do animal após a colocação do implante.
Por ordem da rede MedVet de centros veterinários, em agosto deste ano, a equipe Biomimetix desenvolveu uma prótese femoral biomimética experimental para um cão com osteossarcoma.
“Como o cão era grande - o mastim se acostumava a se mover ativamente e levou cerca de 11 cm para remover o osso, decidiu-se fazer a prótese híbrida. Em um tubo de titânio feito por impressão 3D de nossos parceiros, Konmet, construímos uma camada de polietileno de peso molecular ultra-alto contínuo, e o interior foi feito de polietileno poroso de peso molecular ultra-alto, idêntico à estrutura do osso esponjoso. Durante a operação, parte do revestimento foi cortada para "encaixar" o implante no osso. Alguns dias após a operação, o cão conseguiu andar completamente. Se a fusão do polímero com o tecido ósseo for bem-sucedida, após algum tempo será possível remover as placas de fixação ”, diz Fedor Senatov.
Fig. 3 - Implantes com componente reforçador de titânio, núcleo polimérico "esponjoso" e revestimento polimérico "cortical".“Meus colegas e eu realizamos com sucesso uma operação protética. O implante é forte, seu tamanho corresponde ao peso do cão e ao tamanho do osso. Os resultados a longo prazo são mais importantes aqui, para que o implante seja implantado e cresça no osso. Então haverá um grande progresso, mas isso leva tempo. Enquanto estamos assistindo o cachorro, ele está passando por quimioterapia ”, diz o médico chefe do MedVet, Ph.D. Ilya Vilkovsky.
Segundo os desenvolvedores, a preparação levou 2 semanas, período durante o qual eles fizeram:
- desenvolvimento do desenho do implante para radiografia,
- modelagem 3D
- realização de simulações por computador,
- desenvolvimento de soluções de engenharia para alterar a tecnologia de criação de um implante híbrido,
- obtenção de amostras de ensaio,
- realização de ensaios mecânicos,
- fabricação do implante final.