Magazín Experiment: Usnadní keramické implantáty hojení kostí? A který živočich zmrzne, a přesto přežije?

8 fotografií

Brněnští vědci začali na 3D tiskárně vyrábět keramické implantáty, které budou sloužit jako zdroj materiálu a lešení pro hojící se kosti. Pomůžou pacientům s poraněnou páteří nebo třeba dětem s rozštěpem patra. Lékaři sice budou muset nové keramické implantáty ještě klinicky otestovat, ale první prototypy už jsou na světě.

„Jsme v přípravně našich směsí pro 3D tisk keramických materiálů,“ vítá mě Přemysl Šťastný v laboratoři Středoevropského technologického institutu CEITEC VUT v Brně a otevírá digestoř, v níž jsou tři látky, ze kterých si smícháme keramický materiál do 3D tiskárny.

Začínáme tím, že si k základnímu keramickému prášku pipetou naneseme roztok s monomery. Díky nim se prášek bude moci v 3D tiskárně spojit a vznikne tuhé těleso, vysvětluje následující postup brněnský vědec. Aby směs ztuhla, je však potřeba do ní přidat třetí látku, takzvaný fotoiniciátor, který vstřebá energii z modré složky světla, předá ji směsi a ta pak zatuhne.

Přemysl Šťastný připravuje směs pro 3D tisk keramiky. Žluté světlo v laboratoři je výsledek speciálních clon modrého světla umístěných na oknech|foto:Michal Šafařík, Český rozhlas

A to je citlivý moment celého procesu. „Na směs nesmíme posvítit modrým světlem, protože by ztuhla. Takže musíme modré světlo odstínit až do doby, než ji vložíme do tiskárny a pomocí toho modrého světla v tiskárně potom tiskneme,“ doplňuje Přemysl Šťastný.

Právě z tohoto důvodu jsou tady v laboratoři na oknech přilepeny clony, které odfiltrují modrou složku světla. V místnosti je kvůli tomu všude žluto.

Síla modrého světla

Připravenou směs je před tiskem ještě potřeba vložit do mlýnu, aby byly všechny její složky rovnoměrně rozptýleny. Jakmile je směs promíchaná, můžeme se přesunout do druhé laboratoře k 3D tiskárně.

Asi 1,5 metru vysoká skříň trochu připomíná lednici a kotouče v jejích útrobách zase gramofony. „Dovnitř talíře nalijeme keramickou směs,“ popisuje Eliška Šiška Virágová z CEITEC VUT a zapíná zařízení. Talíř se začal otáčet a ramínko se stěrkou směs roztírá do tenké vrstvy. Vypadá to trošku, jako když na pánvičce děláme palačinky.

3D tisk keramiky vypadá, jako bychom na gramofonu připravovali palačinky|foto:Michal Šafařík, Český rozhlas

„Pod skleněným talířem se nachází zdroj modrého světla, které osvítí přesně ty části keramické směsi, které potřebujeme,“ přibližuje výzkumnice, jak s detailní přesností vzniká požadovaná struktura. „Tento cyklus se bude opakovat vrstvu po vrstvě 3 až 6 hodin. Nezatuhlou směs pak opláchneme a zbyde hotový implantát.“

Kam chodí buňky na nákup

Přemysl Šťastný mi zatím ukazuje několik asi centimetrových kostiček, které vypadají jako z nějaké dětské stavebnice. Ve skutečnosti to jsou prototypy implantátů do páteře, určené třeba pro pacienty s vyhřezlými plotýnkami.

Jeden z prototypů keramického implantátu do páteře|foto:Michal Šafařík, Český rozhlas

Podobné implantáty se už dlouho dělají třeba z titanu. U kovových materiálů se ale občas stává, že je tělo odmítne. Keramické implantáty jsou ale chemicky velmi podobné kostem. „Tudíž nejenom, že implantát bude při procesu hojení sloužit jako jakési lešení pro stavbu nové kostní tkáně, ale současně i jako jakési nákupní středisko, kde buňky budou mít všechny prvky, které potřebují pro vytvoření nové kostní tkáně,“ vysvětluje vědec.

Experti z CEITEC VUT nevyvíjí keramické implantáty jen do páteře, ale ve spolupráci s dětskou nemocnicí v Brně pracují i na implantátech pro léčbu rozštěpu patra. To vše ale musí projít ještě mnoha lety klinických testů.