Κυριακή, 14 Απριλίου 2013

ΟΡΘΟΠΕΔΙΚΑ ΕΜΦΥΤΕΥΜΑΤΑ ΝΕΑΣ ΓΕΝΙΑΣ


Βιοενεργά ορθοπεδικά εμφυτεύματα

Πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι ο συνδυασμός νανοϋλικών και βλαστοκυττάρων ενισχύει τις λειτουργίες των οστεοβλαστικών κυττάρων
Στην κατεύθυνση της δημιουργίας μιας νέας γενιάς ορθοπεδικών εμφυτευμάτων, τα οποία θα είναι βιοενεργά, δηλαδή θα μπορούν να ενσωματώνονται στο οστό, θα έχουν μηχανικές ιδιότητες συγκρίσιμες με του φυσιολογικού υγιούς οστού, οι οποίες θα επιτρέπουν σε αυτό να αναλαμβάνει φορτία, ώστε να ενισχύεται η αναγέννησή του, δεν θα αστοχούν και θα μπορούν να αναπληρώσουν μεγάλα ελλείμματα οστών, κινείται τα τελευταία χρόνια το Εργαστήριο Εμβιομηχανικής και Βιοϊατρικής Τεχνολογίας του τμήματος Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών.
Στο τμήμα αυτό της έρευνας επικεφαλής είναι η αναπληρώτρια καθηγήτρια Δέσποινα Δεληγιάννη, σε συνεργασία με την υποψήφια διδάκτορα Α. Κρουστάλλη και επιστήμονες διαφορετικών ειδικοτήτων: ορθοπεδικούς, παθολογοανατόμους, μοριακούς βιολόγους και χημικούς.
Σήμερα, τα εμφυτεύματα που χρησιμοποιούνται στις ορθοπεδικές χειρουργικές επεμβάσεις είναι κατασκευασμένα από ανοξείδωτο χάλυβα, τιτάνιο, κεραμικά ή πολυαιθυλένιο. Τα προβλήματα που δημιουργούν τα υλικά αυτά, σχετίζονται είτε με τη βιοσυμβατότητά τους (εμποδίζεται η ενσωμάτωση των εμφυτευμάτων στο οστό, έτσι ώστε να λειτουργούν αποτελεσματικά για μεγάλα χρονικά διαστήματα) είτε με την ακαμψία τους, η οποία μπορεί να προκαλέσει απώλεια της πυκνότητας του οστού που τα περιβάλλει.
Νέα προσέγγιση
Οι έρευνες κατέδειξαν ότι ο συνδυασμός νανοϋλικών και βλαστοκυττάρων μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία ορθοπεδικών εμφυτευμάτων τα οποία δεν θα λειτουργούν μόνο ως ικριώματα για την προσκόλληση των κυττάρων, αλλά θα δίνουν σήματα για βελτίωση της συμπεριφοράς τους και γενικά θα διεγείρουν την απόκριση του βιολογικού περιβάλλοντος προς την επιθυμητή κατεύθυνση.
Οπως διαπιστώθηκε, η χρήση νανοϋλικών ενισχύει τις λειτουργίες των οστεοβλαστικών κυττάρων. Πειραματικά αποτελέσματα κυτταρικής καλλιέργειας πρόδρομων ανθρώπινων οστεοβλαστικών κυττάρων (βλαστοκυττάρων), πάνω σε επιφάνειες ενός νανοϋλικού που ονομάζεται νανοσωλήνες άνθρακα (ΝΣΑ) και έχει ιδιαίτερες μηχανικές, θερμικές και ηλεκτρικές ιδιότητες, έδειξαν ότι η προσκόλληση και ο πολλαπλασιασμός τους ενισχύονται, σε σύγκριση με τα μέχρι σήμερα δεδομένα. Εδειξαν επίσης ότι η νανοδομημένη επιφάνεια οδηγεί τα βλαστοκύτταρα να διαφοροποιούνται σε οστεοβλάστες και να παράγουν οστέινο ιστό, δημιουργώντας έτσι πολύ ισχυρό δεσμό μεταξύ οστού και εμφυτεύματος (οστεοενσωμάτωση).
Στο πλαίσιο της ίδιας έρευνας, αναπτύσσονται και νέα νανοσύνθετα υλικά, με χιτοζάνη ή υδροξυαπατίτη και νανοσωλήνες άνθρακα (ΝΣΑ), τα οποία έχουν τα ίδια ενθαρρυντικά αποτελέσματα, καθώς οι ιδιότητες των νανοσωλήνων άνθρακα (ΝΣΑ) ευνοούν τη χρήση τους στη δημιουργία σύνθετων για τη βελτίωση των ιδιοτήτων της μήτρας ή τη δημιουργία νέων ιδιοτήτων σε εφαρμογές, όπως οι προσθετικές αρθροπλαστικές υψηλής αντοχής ή υλικά οστεοσύνθεσης, που δεν θα αστοχούν. Μπορούν ακόμη να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία ικριωμάτων στην ιστοτεχνολογία οστού, για την αναπλήρωση μεγάλων οστικών ελλειμμάτων.