小型创新企业Biomimetix的科学家团队实现了NUST“ MISiS”的发展,这是世界上首次成功地将仿生混合假体植入了模拟超高分子量聚乙烯和钛合金到股骨的骨骼结构中。 一项成功的手术是由莫斯科兽医诊所MedVet委托进行的。
2018年8月,成功地为患有股骨骨肉瘤的狗植入了一种实验仿生物(结构类似于活生物体的组织)假体。 几天后,这只动物又能走路了,据预测,活动能力很快就会完全恢复。
骨肉瘤(成骨肉瘤)是一种快速生长的癌性肿瘤,其细胞来自骨组织,导致其逐渐被破坏,因此丧失了活动能力。 骨肉瘤是人类和动物中最常见的骨肿瘤类型。
治疗必须包括化学疗法和外科手术以去除受影响的组织。 先进的技术使进行器官保留手术成为可能-在这种情况下,放置金属,陶瓷或聚合物植入物来代替骨头的切除部分。 尽管这样的假体可以恢复活动性,但它们在结构上与骨组织有很大不同,这可能导致许多重大困难。
图 1-手术前动物后肢的X射线照片。 骨肉瘤会影响几乎11厘米的骨组织。“用于医疗修复的传统材料具有许多明显的缺点:例如,钛植入物承受了过多的骨骼负荷,而后者开始变薄。 在这种情况下,与假体连接处的骨骼可能会断裂。 陶瓷是另一种选择,但它更易碎,可能会限制被替换骨头的尺寸。 此外,这些材料的结构不允许它们与骨骼“一起生长”-需要持续的牢固固定,” NUST“ MISiS”复合材料中心研究员Biomimetix的Fedor Senatov解释说。
Biomimetix团队已经开发仿生植入物已有几年了。 科学家们使用超高分子量聚乙烯(一种经过验证的生物相容性材料)进行研究,但以独特的方式对其进行改性,从而为植入物提供所需的结构。 这是使用这种聚合物材料制作仿生假体的世界首次经验。
图 植入物放置后,动物后肢的2-X射线图像。
根据兽医中心MedVet网络的命令,今年8月,Biomimetix小组为患有骨肉瘤的狗开发了一种实验用仿生股骨假体。
“由于那只狗很大-,习惯了主动运动,并且花了大约11厘米去掉了骨头,因此决定将假体制成混合体。 在我们的合作伙伴Konmet通过3D打印制成的钛管上,我们形成了一层连续的超高分子量聚乙烯,内部由与松质骨结构相同的多孔超高分子量聚乙烯制成。 在手术过程中,一部分涂层被切掉以使植入物“适合”骨骼。 手术后几天,狗能够完全行走。 如果聚合物与骨组织的融合成功,那么一段时间后,将有可能移除固定板,” Fedor Senatov说。
图 3-具有钛增强成分,“海绵状”聚合物芯和“皮质”聚合物壳的植入物。“我和我的同事们成功地进行了修复手术。 植入物很结实,其大小与狗的重量和骨头的大小相对应。 长期结果在这里更为重要,因此植入物将被植入并长入骨骼。 然后会有很大的进步,但是需要时间。 MedVet博士的主治医生说,当我们看着狗时,它目前正在接受化学疗法。 伊利亚·维尔科夫斯基(Ilya Vilkovsky)。
根据开发人员的说法,准备工作耗时2周,在此期间他们做了:
-开发用于X射线的植入物设计,
-3D建模
-进行计算机模拟,
-开发工程解决方案以改变制造混合植入物的技术,
-获取测试样品,
-进行机械测试,
-最终植入物的制造。