Доказано, что биокерамический имплантат стимулирует регенерацию естественной кости черепа, так что даже большие дефекты черепа можно исправить ранее невозможным способом. Исследование, проведенное из Университета Гетеборга, теперь представлено в научном журнале PNAS.
Восстановление основных повреждений костей и мягких тканей черепа после несчастного случая или лечения опухоли головного мозга, сгустка крови или кровоизлияния – сложная задача. Во всем мире обычной клинической практикой является трансплантация кости или использование пластиковых или металлических имплантатов.
Трансплантация кости из других частей тела сопряжена с риском в обоих местах – в том, где ткань удаляется и где ее помещают. Например, интеграция пластиковых или металлических имплантатов хуже, чем костных, и поэтому их использование увеличивает риск инфицирования.
"Считается, что факторы роста и стволовые клетки способствуют заживлению, но пока не было продемонстрировано, что они имеют какие-либо очевидные преимущества после применения при больших дефектах черепа человека," говорит Питер Томсен, профессор биоматериалов в Университете Гетеборга, ответственный за текущее исследование.
Видя, как растет кость черепа
Вместо этого под руководством Томсена исследователи использовали новый биокерамический материал с трехмерной печатью, прикрепленный к титановой рамке, имеющей форму недостающей части кости черепа. Впервые они показали, что большие дефекты черепа могут зажить за счет образования новой кости без добавления факторов роста или стволовых клеток.
В экспериментах было показано, что биокерамический имплант трансформируется в кость, состав которой неотличим от натуральной кости. Эксперименты с имплантатами только из титана также привели к образованию кости, но только рядом с костью-хозяином.
"Мы видим, как кость черепа растет не только на оставшихся частях черепа, но и в центре самого дефекта," Томсен говорит.
"Все известные нам клетки, участвующие в формировании и ремоделировании кости, привлекаются или находятся в центральной части дефекта и в мягких тканях, куда была вставлена биокерамика. Происходит то, что главный компонент биокерамики, монетит, превращается в другой материал в теле: апатит," он добавляет.
Постепенный распад
Эксперименты проводились на овцах, и затем результаты могли быть подтверждены на людях, у одного человека, где биокерамика через 21 месяц после вмешательства превратилась в ткань со структурой и составом, подобными натуральной кости. Этот процесс называется остеоиндукцией.
За исследованием стоят исследователи из Сахлгренской академии, Гетеборгского университета, Каролинского института и Упсальского университета. Первыми авторами являются Омар Омар, адъюнкт-профессор из Гетеборга, и адъюнкт-профессор Томас Энгстранд, Упсала.
Хокан Энгквист, профессор прикладных материаловедения Университета Упсалы, отмечает, что инновационная биокерамика разрушается относительно медленно.
"Сочетание состава керамики и ее медленного разрушения оказалось чрезвычайно полезным для образования кости при больших дефектах черепа."
Питер Томсен подчеркивает необходимость дальнейших исследований, как для изучения молекулярных процессов, так и в форме контролируемых клинических исследований.
"Мы считаем, что этот принцип будет конкурировать с существующими принципами лечения трансплантации кости, а также пластиковых и металлических имплантатов," он заключает.