Винты для костей... из праха - разработка немецких хирургов

Großansicht des Bildes mit der Bildunterschrift:

Специальные винты, широко используемые в ортопедической и травматологической хирургии, после выздоровления пациента приходится, как правило, удалять. Теперь немецкие специалисты предложили альтернативу.

 

Доктор Ульрих Вагнер (Ulrich Wagner) - большой начальник. Он занимает высокий административный пост директора по лечебной части комплекса из пяти клиник Немецкого Красного креста в Везермюнде близ Бремерхафена. Тем не менее, ортопед-травматолог проводит немало времени и в операционной в качестве хирурга. Чуть ли не ежедневно ему приходится иметь дело с разрывами связок или сухожилий, в том числе и такими, при которых произошел их полный отрыв от места прикрепления к кости.

Консервативное лечение таких травм зачастую успеха не сулит, в этих случаях врачи вынуждены прибегать к хирургическому вмешательству. Оно заключается в пластической реконструкции поврежденного элемента сустава, при этом могут использоваться как аутогенные и аллогенные трансплантаты, так и имплантаты из синтетического материала, но в любом случае к кости их крепят с помощью специальных винтов-фиксаторов.

Как правило, эти винты изготовлены из высоколегированной медицинской стали. Все бы хорошо, да только после приживления имплантата, по прошествии нескольких недель после операции, выздоровевшему пациенту приходится снова ложиться под нож, чтобы хирург удалил ставшие уже ненужными винты.

Прах в операционной

Конечно, врачи давно размышляют над тем, как избавить пациентов от этого лишнего стресса. Поэтому сегодня имеются и биополимерные винты, которые за полгода сами собой рассасываются, и титановые, которые в большинстве случаев можно вообще не удалять ввиду их высокой биосовместимости. Однако и те, и другие имеют серьезные недостатки.

"И вот мне пришла в голову мысль делать винты для костей из костей, - рассказывает доктор Вагнер. - Проблема тут сугубо технологическая. Ведь основной строительный материал, из которого состоят кости, - это фосфат кальция, зола, прах. Знаете, "прах к праху, пыль к пыли", "из праха вышли и во прах вернемся". Мы же состоим из праха. И вот мы попытались на основе этого праха создать материал, способный выдерживать биомеханические нагрузки, типичные для хирургического винта".

Ульрих Вагнер поделился своей идеей с Филиппом Имгрундом (Philipp Imgrund), руководителем отдела технологии биоматериалов в бременском Институте производственных технологий и прикладного материаловедения общества имени Фраунгофера. Тот и взялся за практическую реализацию идеи.

"В принципе, образцом для нас послужила природа, - поясняет ученый. - Этот костный материал, фосфат кальция, имеется в продаже в виде готового минерального порошка. И важно также, что он допущен к применению в медицине. То есть его нужно было только приспособить к условиям вполне конкретного технологического процесса - литья под давлением. Поэтому в качестве вяжущего мы использовали специальный биополимер".

Прах в смеси с биополимером

Если минеральный порошок и биополимер смешать в оптимальной пропорции, образуется масса, которая под давлением подается в стальную пресс-форму. "Преимущество метода в том, что отливка с высокой точностью воспроизводит конфигурацию пресс-формы, - поясняет Филипп Имгрунд. - То есть мы сразу получаем готовое изделие, не нуждающееся в нарезке резьбы, дополнительном фрезеровании и т.д. Вся эта операция длится лишь несколько секунд. В режиме поточного производства мы могли бы производить не менее тысячи винтов в день".

В зависимости от места применения такие винты либо сами собой постепенно рассасываются ("Если исходить из чистого фосфата кальция, то этот процесс может длиться до двух лет", - говорит Филипп Имгрунд), либо со временем они обволакиваются соединительной тканью и инкапсулируются в организме, не вызывая никаких негативных последствий или ощущений. Но в любом случае винт выдерживает, то есть сохраняет исходную стабильность, не менее шести недель - а этого достаточно для полного заживления травмы. Конечно, такие винты не могут полностью заменить стальные и титановые - во всяком случае, пока не могут.

"Этот метод можно применять лишь на суставах, поддающихся полной иммобилизации, - говорит Ульрих Вагнер. - Например, голеностопный сустав можно поместить в гипсовую повязку. Мы начали экспериментировать также с пластикой крестообразной связки коленного сустава - его тоже можно жестко зафиксировать". "Что же касается, скажем, челюстной хирургии, то тут нам еще предстоит оптимизировать наш материал, поскольку в своем нынешнем виде он пока не обеспечивает необходимой здесь механической прочности", - добавляет Филипп Имгрунд.

Разработка инновационных винтов заняла всего одни год: дело шло так быстро потому, что фосфат кальция давно признан совершенно безопасным материалом и широко применяется не только в челюстно-лицевой хирургии, но и в качестве пищевой добавки. Теперь предстоит серия экспериментов на животных, затем - клинические испытания на людях. На это уйдет еще не менее двух лет.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Дарья Брянцева