Kde všude mohou pomoct kostní implantáty z 3D tisku? A kdy prolomí kvantové výpočty matematické šifrování?

Vědci z brněnského centra CEITEC Vysokého učení technického vyvíjejí speciální biomateriál, ze kterého lze pomocí 3D tisku vytvářet kostní náhrady na míru pacientům. Implantát může po úrazech nebo operacích podpořit růst nové kostní tkáně a následně se v těle postupně vstřebat.

„Tohle je takzvaný speedmixer – rychlomixér, v němž připravujeme pastu, se kterou potom tiskneme vzorky na 3D tiskárně,“ ukazuje Klára Tušlová z centra CEITEC VUT speciální směs, která funguje jako lešení pro novou kostní tkáň. Podle její kolegyně a vedoucí výzkumné skupiny Lucy Vojtové tělo materiál postupně vstřebává a nahrazuje jej vlastní kost pacienta.

Pasta jako základ kosti

„Je to to naše know-how. Základ tvoří takzvaná biokeramika na bázi vápníku a fosforu, složka, kterou máme běžně v kostech, hydroxylapatit. Druhou složkou je voda smíchaná s biomateriály, kterým říkáme polymery. Vzniká tak viskózní kapalina,“ přibližuje Vojtová.

Pasta se následně dávkuje do injekční stříkačky, která se vloží do 3D tiskárny. Aby mohli vědci s materiálem pracovat, museli vyvinout vlastní zařízení, schopné tisknout právě z injekční stříkačky.

„3D tisk má pro nás výhodu v tom, že umožňuje personalizovanou medicínu. Pro každého pacienta tak můžeme vytisknout zvlášť a přesně podle potřeby,“ vysvětluje Přemysl Menčík z CEITEC VUT.

V tuto chvíli připravuje testovací vzorky – malé disky se stejnou strukturou, jakou by měly skutečné implantáty určené pro použití v lidském těle.

3D tisk umožňuje personalizovanou medicínu|foto:Marek Hensl, Český rozhlas

Implantáty na míru

Podle vědců jde o jakési bioaktivní lepidlo nebo cement, které slouží jako stavební prvek při opravě kostí. „Materiál umí perfektně vyplnit defekt a podpořit prorůstání nové kostní tkáně. Nakonec se v těle plně vstřebá,“ říká Vojtová. Náš materiál se pak plně v těle vstřebá,“ říká Vojtová.

Jedním z možných využití jsou například operace lebky. „Neurochirurgové někdy potřebují část lebky vyříznout, například při operaci mozku, a následně ji vrátit zpátky.“

Dnes lékaři při podobných zákrocích často používají kovové nebo plastové náhrady. Brněnští vědci ale chtějí nabídnout jiný přístup – implantát, který poškozené místo dočasně vyplní, podpoří růst nové kosti a poté se sám vstřebá. Technologie by podle nich mohla najít využití i v dalších částech těla.

„Máme projekt, kde opravdu lepíme kosti – zatím na ovcích. V dalším projektu vyvíjíme antibakteriální materiál, který má zabránit vzniku zánětu nebo pomoci s jeho léčbou. A pracujeme také na materiálu pro dorůstání horního patra u dětských rozštěpů,“ vypočítává Vojtová.

Implantát poškozené místo dočasně vyplní, podpoří růst nové kosti a poté se sám vstřebá|foto:Marek Hensl, Český rozhlas

Dlouhý legislativní proces

Výsledky zatím vědci otestovali pouze na zvířatech. Od běžného využití v nemocnicích technologii stále dělí roky vývoje, klinických testů a náročného schvalování.

„Čekáme na přiznání světového patentu, abychom mohli případně prodat licenci investorovi nebo firmě, která technologii uvede na trh a zafinancuje klinické testy, které jsou velmi drahé,“ dodává Vojtová.

Vědce tak čeká ještě dlouhý legislativní proces. Do budoucna ale chtějí technologii dál rozvíjet nejen pro regeneraci kostí, ale také pro léčbu poškozených měkkých tkání.

Zatímco kostní implantáty jsou stále ve fázi výzkumu, lékaři už dnes využívají různé druhy náhrad kůže. Rozhovor s chirurgem a výzkumníkem z Lékařské fakulty Masarykovy univerzity Břetislavem Lipovým si poslechněte v záznamu Magazínu Experiment.