Care sunt soluţiile viitorului pentru obţinerea oaselor

O imprimantă adaptată pentru a construi straturi succesive de ţesut osos ar putea deveni, în viitor, un aparat obişnuit în secţiile de ortopedie ale spitalelor din întreaga lume. Cu ajutorul acestei inovaţii se pot obţine, în doar 10 minute, grefe de ţesut osos, care altfel, ar trebui comandate la băncile de oase.

Ţesutul osos distrus se poate reface, dar procedura durează mult timp şi necesită operaţiuni complexe de chirurgie reconstructivă. Mai exact, se recurge adesea la secţionarea altor oase ale corpului pentru a preleva ţesut osos, care se transplantează în zonele unde este nevoie. Din acest motiv, durata spitalizării este lungă, iar persoanele care trec prin astfel de operaţii chirurgicale se recuperează cu preţul unei suferinţe îndelungate.

O altă soluţie o reprezintă oasele ceramice, obţinute din materiale biocompatibile, dar care sunt prea fragile pentru a susţine greutatea corpului. În plus, ele dau rezultate mulţumitoare doar dacă înglobează şi oase naturale, adică grefe osoase transplantate din alte zone ale corpului sau obţinute prin donare, de la băncile de oase.

Cercetătorii Jake Barralet de la Facultatea de Medicină Dentară a Universităţii „McGill"" din Canada şi Uwe Gbureck de la Departamentul de Materiale Funcţionale al Universităţii de Medicină din Würzburg, Germania, au încercat să găsească o soluţie viabilă la aceste probleme. Ei au testat obţinerea unor oase artificiale rezistente, din materiale similare celor aflate în compoziţia oaselor umane, dar tratate cu biomolecule ce permit dezvoltarea vaselor de sânge în interiorul acestora.

Imprimanta care scoate grefe osoase

Încercând să imite compoziţia, rezistenţa şi densitatea oaselor umane, cercetătorii au ajuns la formula ideală: au combinat elementul numit brushit (CaHPO4·2H2O), care stă şi la baza formării calculilor renali, şi hidroxiapatita (HA), un material biocompatibil care se găseşte în mod obişnuit în dinţi şi în oase şi care se foloseşte în ortopedie ca filler pentru a reconstrui porţiuni mici de os. Inventivitatea echipei de cercetători nu se opreşte aici. Ei au modificat o banală imprimantă care, în loc hârtie, foloseşte un praf obţinut din cele două substanţe amintite anterior şi, în loc de cerneală, utilizează un acid care solidifică substanţele şi permite construirea oaselor, strat cu strat, până la grosimea şi la dimensiunea necesare.

„În cazul imprimantei noastre, hârtia este un blat pe care imprimanta împrăştie întâi o pudră şi apoi un acid care întăreşte compoziţia în contact cu aerul. Aşa se obţine primul strat de ţesut osos. Apoi un strat nou de pudră se adaugă şi se stropeşte cu acid, iar procedura se reia de câte ori este nevoie, până când osul ajunge să aibă parametrii pe care noi îi dorim", explică profesorul Jake Barralet. Potrivit declaraţiilor profesorului, obţinerea oricărui tip de grefă osoasă prin această metodă nu depăşeşte, în medie, 10 minute. Aşadar, osul poate fi realizat pe loc, ceea ce este ideal în cazul intervenţiilor urgente.

Artificial, dar viu

Oasele artificiale obţinte cu ajutorul imprimantei sunt poroase şi permit dezvoltarea vaselor de sânge prin interiorul lor. Acest lucru ajută foarte mult la recuperarea funcţională a zonelor afectate, deoarece corpul asimilează în timp implantul şi îl înlocuieşte cu ţesut osos propriu. Procesul de dizolvare a implantului şi de înlocuire a lui cu ţesut propriu începe, potrivit specialiştilor, la opt săptămâni de la operaţia de implantare. Prin urmare, aceste structuri nu se scot din corp, aşa cum se întâmplă, de exemplu cu tijele metalice, ci sunt asimilate de organism.

La Cluj se testează alte metode inovatoare

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca (UTCN), împreună cu mai mulţi parteneri locali şi internaţionali desfăşoară studii ştiinţifice care au drept scop obţinerea de oase artificiale. Cercetările se concentrează pe folosirea mai multor tipuri de biomateriale: unele bazate pe titan, unele pe hidroxiapatită şi pe alte diferite tipuri de materiale ceramice biocompatibile. Directorul proiectului, prof. dr. ing. Petru Berce, decanul Facultăţii de Construcţii de Maşini din Cluj, susţine că cele mai mari şanse de reuşită le are amestecul de pulbere de titan cu hidroxiapatita. Proiectul românesc de cercetare a început în vara anului 2010 şi beneficiază de finanţare în valoare de 7.000.000 de lei, obţinuţi din fonduri pentru cercetare de la organisme internaţionale.

Specialistul nostru

Gheorghe Burnei
Prof.dr. medic primar pediatru Specialist în ortopedie Spitalul „Marie Curie", Bucureşti

În momentul de faţă se folosesc grefe osoase care se recoltează de la donator, autogrefe, care se recoltează de la persoana opreată şi heterogrefe care se recoltează de la porc. Oasele care pot fi transplantate sunt în general, coastele, fibula, osul coxal şi rezecţia segmentară longitudinală din osul tibiei. Dar aceste grefe osoase au 20% risc de infecţie şi există şi riscul de deteriorare a grefei, adică de pierdere a formei după transplantare. Avantajul oaselor artificiale este acela că pot fi construite 3D, exact aşa cum este necesar pentru a fi transplantate, deci nu este nevoie de reconstrucţie, iar persoana petrece mai puţin timp intraoperator şi se şi recuperează mai rapid după operaţia de implantare, decât în cazul unei operaţii cu grefă ososă clasică.

Ştiaţi că...din celule stem prelevate din cartilajul de creştere s-au obţinut fragmente de os natural?