Гідрогель, що імітує хрящову тканину, допоможе створювати ідеальні імплантати для колін

Одним з найбільш неприємних і долгозажівающіе ушкоджень у професійних спортсменів вважається травма коліна. Відновлення колінного суглоба проходить дуже болісно і вимагає особливої ​​уваги, оскільки найменше порушення може відбитися на рухової активності людини на все життя.

Але стикаються з такими травмами не тільки спортсмени: пошкодити коліно можна коли і де завгодно, не варто забувати і про вікові захворюваннях, а також хворобах суглобів. Не так давно для лікування остеоартрозу була запропонована нова методика: фахівці змогли відновити пошкоджене коліно людини за допомогою хряща, узятого з носа пацієнта .

Ще одне відкриття в цій галузі зробила команда американських вчених: на цей раз в хід пішли не людські хрящі, а надруковані на 3D-принтері. Фахівці з університету Дьюка розробили гідрогель , Який імітує структуру тканини людського хряща.

Суть ідеї проста: на 3D-принтері створюється штучний хрящ, ідеально збігається з суглобом коліна пацієнта. Потім хірурги замінюють пошкоджений меніск, і колінний суглоб поступово відновлює свої втрачені функції.

Як відзначають автори, їх технологія стане незамінною для людей похилого віку. Як відомо, з плином життя меніски стираються від тертя в суглобі, і в якийсь момент перестають відновлюватися. Сьогоднішні імплантати технічно здатні замінити меніск, однак вони не можуть повністю відновити роботу суглоба, оскільки не володіють необхідною силою опору і пружністю реального хряща.

Крім того, меніск складається з двох взаємодоповнюючих шарів - жорсткого серединного і м'якого зовнішнього шару, а значить, створення імплантату вимагає використання двох різних матеріалів. Саме тому нова розробка поєднує два різновиди гідрогелю - пружний і м'який.

У матеріал, найбільш наближений до хрящової тканини, вчені додали також наночастинки глини, щоб зробити гідрогель текучим при навантаженні і швидко твердеющим в стані спокою.

За словами авторів дослідження, створюватися анатомічно точні імплантати повинні на підставі даних комп'ютерної або магнітно-резонансної томографії. Лікарі визначають, як повинна виглядати тривимірна модель імплантату, і потім завантажують інформацію в пристрій, який приступає до друку. Для цього підійде тільки багатофункціональний 3D-принтер, який працює відразу з декількома матеріалами.

"Форма грає найважливішу роль для меніска, адже цей хрящ знаходиться під сильним тиском. Якщо імплантат не підходить вам ідеально, то він може вислизнути або ж залишатися на місці, але приносити виснажливу біль при ходьбі", - відзначає співавтор роботи Бенджамін Уайлі ( Benjamin Wiley ).

Перевага нової технології полягає також в простоті і відносній дешевизні: на принтері вартістю 300 американських доларів (близько 17 тисяч рублів) можна надрукувати анатомічно ідеальний імплантат всього за один день.

"Я сподіваюся, що демонстрація легкості, з якою це може бути зроблено, приверне безліч інших людей, зацікавлених у створенні більш реалістичних гідрогелів для тривимірної друку", - робить висновок Уайлі. Його команда продовжить роботу над своєю технологією, щоб її впровадження стало повсюдним. Кінцева мета дослідників - перетворити заміну меніска в рутинну операцію, після якої у пацієнтів не буде проблем з колінним суглобом.

Більш докладно розробка американських вчених описана у виданні ACS Biomaterials Science and Engineering.

Втім, меніск - не єдине, чим може похвалитися тривимірна друк. Наприклад, медикам ця технологія допомагає успішно "Ремонтувати" кістки і створювати зуби, яким не страшний карієс . Також ми розповідали про операцію по пересадці зводу черепа , Який був надрукований на 3D-принтері.