Otym, jak druk 3D zrewolucjonizował medycynę, napisano już wiele. Kolejny bardzo ważny rozdział tej historii napisali badacze z kilku polskich ośrodków naukowych. Udało im się stworzyć implant kostny, którego specyfika pozwala rozwiązać jeden z podstawowych problemów, z jakimi borykają się lekarze uzupełniający ubytki tkanki kostnej u dzieci. A problem jest poważny, bo o ile uzupełnienie na przykład uszczerbionej czaszki u dorosłego wymaga na ogół jednorazowego zabiegu, o tyle w przypadku dziecka, którego organizm wciąż rośnie, operacja musi być co pewien czas powtarzana, gdyż wraz z procesem wzrostu wszczepiona proteza staje się za mała i niedopasowana.

Polski wynalazek to implant drukowany w technologii 3D, który nie tyle rośnie, ile tworzy rodzaj specjalnego ochronnego stelaża obrastającego naturalną tkanką kostną. Implant ten po kilkunastu miesiącach po prostu rozpuszcza się i znika z organizmu. To duży przełom w leczeniu, szczególnie w przypadku pacjentów z urazami zagrażającymi życiu, jak choćby urazami czaszki. Co więcej, znalazł już praktyczne zastosowanie w leczeniu dzieci w Polsce i na Ukrainie. Ale po kolei…

Od pomysłu do wykonania

Uzupełnianie ubytków kości to leczenie znane i stosowane od dawna. Jednak wykorzystywane dotąd implanty są nierozciągliwymi materiałami dopasowanymi do uzupełnienia konkretnego miejsca. W przypadku dorosłych pacjentów to nie problem, za to w przypadku dzieci – prawdziwy koszmar. U najmłodszych pacjentów, których ciała cały czas rosną, zabieg musi być regularnie powtarzany, stary implant wymieniany na nowy, dopasowany do rosnącego organizmu. To nie tylko kwestia cierpienia związanego z zabiegiem i rekonwalescencją, ale również kilkukrotnie powtarzane ryzyko związane z operacją.

Przez lata próbowano stworzyć implant kostny, który rósłby razem z ciałem dziecka, naturalnie dopasowując się do odpowiednich rozmiarów. Jednak z zupełnie innej strony do problemu podeszli naukowcy z Politechniki Śląskiej i Politechniki Poznańskiej. Doszli oni do wniosku, że skoro nie dysponujemy implantem, który rośnie razem z dzieckiem, możemy spróbować stworzyć taki, który stymuluje samoregenerację kości w organizmie pacjenta. Tak powstał nowoczesny, biowchłanialny implant, który co prawda nie rośnie, ale tworzy swego rodzaju ochronny stelaż, który nie tylko chroni narządy wewnętrzne, lecz z czasem obrasta tkanką kostną, a po kilkunastu miesiącach po prostu rozpuszcza się i znika z organizmu. W ten sposób ubytek po pewnym czasie zostaje zregenerowany, a dziecko, które przeszło zabieg, nie będzie musiało powtarzać całej procedury od nowa.

Jak wygląda zabieg?

Opracowanie nowatorskiego implantu było możliwe dzięki otrzymaniu grantu badawczego, jaki w 2019 r. dostała firma Syntplant z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. W pierwszym kroku mali pacjenci są szczegółowo diagnozowani. Dzięki wykorzystaniu badań obrazowych, a konkretnie tomografii komputerowej, opracowuje się szczegółowy opis ubytku kostnego – jego dokładne umiejscowienie, kształt i precyzyjne wymiary. To bardzo ważne, bo w oparciu o te wyniki projektowany jest implant dla konkretnego pacjenta. Proteza musi być idealnie dopasowana, ponieważ jej rolą jest zabezpieczenia narządów wewnętrznych dziecka.

Po dokonaniu pomiarów rusza produkcja implantu. Powstaje z wykorzystaniem druku 3D, z zachowaniem kształtu, elementów mocujących i odpowiedniej trwałości, ustalone z lekarzem prowadzącym, który będzie wykonywał zabieg. Dopiero tak przygotowany implant trafia na salę operacyjną, gdzie jest wszczepiany.

„Nasza technologia jest unikalna w skali świata, pod tym względem, że łączy wykorzystanie druku 3D z zastosowaniem materiałów ulegających resorpcji w organizmie. Inne zastępowane kością implanty wytwarza się bardziej tradycyjnymi metodami” – mówi w rozmowie z serwisem naukawpolsce.pap.pl dr inż. Monika Dobrzyńska-Mizera z Wydziału Inżynierii Mechanicznej Instytutu Technologii Materiałów Politechniki Poznańskiej. – „Nasze podejście pozwala m.in. uzyskać lepiej dopasowaną geometrię, a także precyzyjnie kontrolować czas rozpuszczania się implantu” – wyjaśnia badaczka.

Pierwsze zabiegi na Ukrainie

Pierwsze zabiegi z wykorzystaniem implantu opracowanego na Śląsku i w Wielkopolsce przeprowadzono pod koniec 2022 r. Co ciekawe, nie w Polsce, a na Ukrainie. Pomysłem polskich naukowców zainteresował się neurochirurg z kijowskiego szpitala dziecięcego, dr Pavlo Plavskyi, który włączył się w dalsze badania nad opracowaniem jak najlepszej jakościowo i jak najdokładniej dopasowanej protezy. Ukraiński medyk dostrzegł w polskim wynalazku ogromną szansę dla jego pacjentów, dzieci często okaleczonych w wyniku trwających za naszą wschodnią granicą działań wojennych. I tak doszło do wszczepienia polskiego implantu pierwszemu dziecku, a po powodzeniu tego zabiegu kolejnej dwójce. Uzupełniono ubytki kości czołowej, żuchwy, fragmenty szczęki, a także kości piszczelowej. Badania kontrolne przeprowadzone po roku od pierwszego zabiegu dały twarde dowody, że rozwiązanie opracowane przez polskich badaczy działa – implant jest coraz mniejszy, a tkanki kostnej przybywa.

„Po roku oczekiwania po pierwszym zabiegu możemy ogłosić wspólny sukces. Tym trojgu dzieciom oraz ich rodzinom zmieniliśmy życie na lepsze. Implant zainicjował odbudowę ubytku kostnego dzieci, od razu przywrócił im normalny wygląd oraz umożliwił anatomiczny wzrost czaszki. Koniecznie chcemy upowszechnić tę informację. Możemy pomóc wielu tysiącom dzieci na całym świecie. Możemy zmienić ich życie na lepsze” – mówią twórcy metody, cytowani w informacji prasowej.

Do dziś takie operacje wykonano kilkanaście razy. Pierwsze zabiegi udało się sfinansować ze środków grantowych. Implant ten może być stosowany zarówno w rekonstrukcji kości czaszki, jak i innych tkanek kostnych.

Przyszłość medycyny

Implanty biowchłanialne stają się coraz popularniejszym rozwiązaniem w chirurgii rekonstrukcyjnej. Do tej pory stosowano je głównie w zabiegach rekonstrukcji stawu biodrowego, kolanowego czy leczeniu fragmentów kręgosłupa. Ich największymi zaletami są duża zdolność dostosowania implantu do potrzeb konkretnego pacjenta i całkowita eliminacja z organizmu po pewnym czasie. Implanty rozkładają się zwykle w procesie hydrolizy, przetwarzane w procesach metabolicznych na wodę i dwutlenek węgla, które organizm po prostu z siebie usuwa. Nie trzeba przeprowadzać dodatkowych zabiegów, a ciało po odbudowie w pewnym sensie wraca do stanu zbliżonego do tego sprzed uszkodzenia. Prace badawcze nad opracowywaniem coraz lepszych biowchłanialnych implantów mogą przynieść nie tylko oszczędność czasu i środków, ale przede wszystkim znacznie lepsze efekty leczenia. A przecież na tym wszystkim zależy najbardziej.