Импланты из биостекла

Изобретение биостекла произошло в 1969-м году. Его открыл учёный из Америки Ларри Хенч. Вследствие этого британские медики были первыми применившими некоторые самые революционные инновации из нового материала – биостекла – в различных медицинских отраслях, от стоматологических клиник до ортопедии в хирургии. Множество людей используют биостекло практически каждый день и не знают об этом. Оно включено в состав зубных паст. С 2010-го года «шпатлёвкой» из биологически активного стекла дополнили состав зубной пасты «Sensodyne Repair and Protect». До сих пор это является самым массовым методом использования биоактивного стекла как такового.

Во время чистки зубов данными пастами, происходит растворение биостекла с выделением ионов кальция фосфата, связывающихся с различными минералами, которые содержатся в тканях зуба. Таким образом, зубная ткань начинает потихоньку восстанавливаться.

В течение более чем десяти лет биостекло применялось в хирургии под видом порошкообразного вещества для того, чтобы устранить дефекты костной ткани при наличии незначительных повреждений. Медики выдвигают предположение, что теперешние возможности использования этого материала – только незначительная часть его потенциала. Продолжается разработка новых продуктов, которые будет возможно применять в медицине для революционных достижений в области лечения костно-суставных патологий.

Имплантаты из него теперь вставляются в кости ног в местах серьёзных переломов. При этом оно способно держать нагрузку от веса человека, давая ему возможность передвигаться без использования костыля. Больше нет надобности вставлять вспомогательные пластины из металла или иные импланты.

К тому же, одновременно с этим, «пружинящее» биостекло стимулирует процессы восстановления костных структур, размеренно и естественно усваиваясь телом человека. 

«Пружинящее» биологически активное стекло не имеет общих параметров с оконными. «Если перед нами поставлена цель регенерировать значительные участки костной ткани, особенно при серьёзных переломах, необходимо, чтобы кости смогли выдержать вес тела», - заявляет Джонс. «В то же время нужно, чтобы имплант, находящийся у вас в кости, имел возможность передачи определённых сигналов клеткам костей о вашем весе. Костные ткани создаются в нашем организме по собственным потребностям – клеткам необходимо «понимание» механических особенностей организма. Именно поэтому для восстановления значительного участка костей, клетки должны получать верные данные.

Внесение последующих изменений в химический состав биоактивного стекла приводят к возникновению новой формы – она мягче, тактильно похожа на резину. Специалисты надеются, что данный биоматериал способен помочь в одном из самых сложных аспектов ортопедии – регенерации тканей хряща.

В настоящее время хирургами предпринимаются попытки восстановления повреждённой хрящевой ткани в бедре пациентов с артритами или при повреждениях коленного сустава при помощи достаточно сложной процедуры – «микрофрактурирования».

Данный способ хирургического вмешательства, стимулирующий рост тканей, позволяет добиться всего лишь временного результата. Это было подтверждено многими профессиональными спортсменами. Джонсом было предложено разрешение создавшейся ситуации – необходим такой вид биоактивного стекла, импланты из которого станет возможно печатать при помощи 3D-принтеров для последующего помещения в любые отверстия в хрящах.

Для предотвращения отторжения импланта клетками тела, необходимо добиться от материала наличия всех естественных свойств хрящевой ткани. Чтобы проверить соответствие, Джонсом используются коленные суставы умерших, отданные ему на исследования. Использование биоактивного стекла способно помочь в решении проблем с регенерацией травмированных коленей. «Нами используется имитация механики хождения, сгибания – всех тех движений, которые совершаются коленом пациентов, - для убеждения в правильном поведении биостекла.

Оно должно работать так, как будто является неотъемлемой частью хрящевой ткани, - делится учёный. – Если методика докажет свою эффективность, нами будут проведены тестирования на животных. Вслед за этим мы планируем переход на клинические испытания».

Данное биологически активное стекло можно будет применять в тех ситуациях, если пациенты испытывают боли, связанные с наличием грыжевых выпячиваний между позвоночными дисками.

На данный момент повреждённые диски заменяются хирургами на костный трансплант, срастающийся с позвонками. При этом боли купируются, но пациенты испытывают значительные ограничения в движениях. Импланты из биоматериалов возможно будет печатать на 3D-принтерах и вставлять на место повреждённых дисков. «До сих пор никому так и не удалось воспроизведение всех механических свойств хрящевой ткани человека, используя синтетический материал, - говорит учёный. – Однако, нам кажется, что биоактивное стекло справится с этим». 

«Нам следует предъявить доказательства возможности этого. В том случае, если мы добьёмся успехов в прохождении всех необходимых испытаний на безопасность, данные биоматериалы станут доступны врачам в течение ближайших десяти лет».

Несмотря на то, что в настоящее время создание искусственных материалов, обладающих способностью сращения с тканью нашего организма, кажется фантастикой, - это вполне реально уже сегодня и ученые из США штат  Миссури из  Департамента науки и технологий в 2009 году разработали  продукт MIRRAGEN и представили  на рынок в апреле 2017 года в Сан-Диего, штат Калифорния, США. В ближайшем будущем MIRRAGEN станет одним из основных элементов в медицине.  MIRRAGEN - это продукт нано-технологий в области тканевой инженерии, выполнен из мягкого, формованного, биосовместимого, резорбируемого (или всасываемого) биологически активного боратного стекла, представляющего собой матрицу, состоящую из волокон и шариков. На сегодняшний день   является высокоэффективным препаратом для лечения трудно и длительнонезаживающих ран. Таким образом, то что вчера еще считалось фантастикой сегодня реально работает и восстанавливает поврежденные участки от костной ткани до эпидермиса. Продукт MIRRAGEN изначально разрабатывался как способ лечения ран у диабетиков, но в процессе аппробаций были доказаны и другие свойства препарата:

1. Гемостатическое (кровоостанавливающее)
   Обладает сильными гемостатическими свойствами благодаря своей микроструктуре и высвобождению кальция.  Предназначен для остановки кровотечений путем ускорения процесса природного сворачивания крови и одновременной блокировки раневого отверстия. Остановки обильных жизнеугрожающих кровотечений в местах, где наложение жгута не возможно или нерационально (шея, паховая область, подмышечная и ягодичные области). 
   Не требует извлечения из раневой поверхности. Может использоваться на всех этапах процесса заживления ран (от гемостаза до ремоделирования).
2. Антибактериальное, так как основное действующее вещество Бор высвобождает в рану борную кислоту для борьбы с патогенными микроорганизмами эффективен в отношении бактерий и грибков in vivo и in vitro.
3. Синтетический материал - исключает возможность передачи возбудителей заболеваний.
4. Не вызывает аллергии (имеет небелковую структуру и не вызывает аллергических реакций, как например хитозан или тромбин.)
5. Препарат стимулирует естественные регенеративные функции организма   и способствует регулированию естественной клеточной активности.
6. Поддерживает неоангиогенез за счет создания волокнистого сетчатого матрикса.