Wytwarzanie bioimplantów „na miarę”, wspomagających regenerację i odtworzenie ubytków kostnych u ludzi i zwierząt to cel grupy naukowców z Wydziału Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej pod kierownictwem prof. nzw. dr hab. inż. Wojciecha Święszkowskiego.
OsteoPetCare, jeden z produktów firmy MaterialsCare. Fot. materialscare.com
Prace nad projektem zespół zaczął od opracowania materiału, z którego implant miał być wykonany. Stworzono kompozyt, w skład którego wchodzi biodegradowalny polimer i trójfosforan wapnia, który naturalnie występuje w ludzkich kościach. Implant z takiego materiału po wszczepieniu go w miejsce ubytku, przerasta tkanką kostną pacjenta, a po określonym czasie rozpuszcza się, pozostawiając w pełni zregenerowaną kość.
Bioimplant przeznaczony jest przede wszystkim do regeneracji ubytków kości, które powstają w wyniku usuwania nowotworu. Przewaga i innowacyjność produktu wynika przede wszystkim z połączenia dotychczas dostępnych rozwiązań z opracowanymi technikami produkcji oraz modelowania – mówi prof. Święszkowski.
Aby dostarczyć kompleksowe narzędzie do regeneracji tkanek, badacze skorzystali z rozwiązań inżynierii materiałowej, medycyny, biologii, technik wytwarzania CAD/CAM oraz informatyki.
Pierwszym etapem wytwarzania bioimplantu jest uzyskanie obrazu tomograficznego tkanki kostnej, która ma zostać zastąpiona lub której brakuje. Stosując odpowiednie programy graficzne obszar wyznaczony do usunięcia lub już usunięty, przerabiany jest na model i po optymalizacji jego struktury wewnętrznej z uwzględnieniem odpowiedniej porowatości i właściwości mechanicznych, implant wykonywany jest techniką druku 3D. Wydrukowany implant poddawany jest sterylizacji i tak powstaje gotowy produkt medyczny – bioimplant.
Bioimplant wszczepiany będzie pacjentowi w trakcie operacji usunięcia chorej tkanki kostnej. Podczas jednej operacji usuwana jest chora tkanka, która następnie zastępowana jest bioimplantem idealnie dopasowanym do kształtu usuniętej tkanki. Wszczepiony bioimplant stanowi stelaż dla narastających tkanek. Z czasem bioimplant ulega biodegradacji, a w jego miejsce narasta zdrowa tkanka kostna, która stopniowo przejmuje funkcje implantu.
- Dzięki otrzymanym właściwościom biodegradowalności, strukturze wewnętrznej oraz właściwościami mechanicznymi, możliwe jest stopniowe odtworzenie tkanki w miejsce ubytku i znaczne polepszenie komfortu pacjenta. Wykonane dotychczas zadania pozwoliły na opracowanie technologii modelowania i wytwarzania bioimplantów na wymiar dla danego pacjenta oraz przeprowadzenie testów in vivo na małych i dużych zwierzętach. Pozycjonuje to produkt na równorzędnej pozycji względem wielu projektów prowadzonych w międzynarodowych jednostkach i instytutach – mówi dr inż. Barbara Ostrowska.
Obecnie prężnie działająca grupa wynalazców i zarazem twórców idei bioimplantu prowadzi starania, aby skomercjalizować wyniki badań i wprowadzić na rynek gotowy produkt.
W tym celu w sierpniu 2015 roku badacze założyli na Politechnice Warszawskiej spółkę spin-off o nazwie MaterialsCare. Główny profil działalności spółki to:
• Biodegradowalne oraz długookresowe implanty dla zwierząt i ludzi wytwarzane metodami druku 3D dla potrzeb inżynierii tkankowej/medycyny regeneracyjnej.
• Badania struktury i właściwości fizykochemicznych materiałów, ze szczególnym naciskiem na biomateriały dla potrzeb inżynierii tkankowej i medycyny regeneracyjnej.
• Ekspertyzy z zakresu inżynierii materiałowej, ze szczególnym naciskiem na biomateriały.
• Szkolenia z zakresu drukowania 3D, biomateriałów, inżynierii tkankowej/medycyny regeneracyjnej.
Bioimplant przeszedł już badania na zwierzętach i stosowany jest w klinikach weterynaryjnych. Teraz jego twórcy starają się uruchomić produkcję implantu przeznaczonego dla ludzi. Przygotowania i późniejsze badania kliniczne zajmą około 5 lat.
