Pianka cementowa: nowoczesny sposób leczenia trudnych złamań kości

Skomplikowane złamania wymagają operacji, w czasie której chirurdzy muszą złożyć uszkodzony element naszego szkieletu i uzupełnić fragmenty zniszczone w czasie wypadku. Kolejny krok to stabilizacja i unieruchomienie kończyny (lub innej części ciała) za pomocą śrub wkręcanych bezpośrednio w kości. Zrastanie trwa długo, a każdy kolejny tydzień rehabilitacji przybliża powrót do pełnej sprawności. Wreszcie też, mimo świetnej pracy chirurgów i zaawansowania medycyny możliwe są powikłania, a dotychczas wykorzystywane substytuty nie sprawdzają się w każdej sytuacji.

Cement dla naszych kości

Dzięki badaniom przeprowadzonym przez doktora Pierre`a Weissa i jego zespół specjalistów zatrudnionych na Uniwersytecie w Nantes, chirurdzy mogą zyskać nowe narzędzie do łączenia i odbudowy złamanych kości. Lekarze opracowali substancję wykorzystującą popularne składniki i zaproponowali alternatywny sposób wprowadzania jej do organizmu pacjenta. Preparat został przygotowany na bazie znanego chirurgom już od trzydziestu lat cementu fosforanowo - wapniowego, który należy do tej samej rodziny minerałów, co hydroksyapatyt, czyli naturalny budulec ludzkich kości stanowiący niemal 70% ich zawartości. Cement fosforanowo - wapniowy również ma strukturę, która doskonale sprawdza się jako budulec. Dzięki mikroporom substancje mineralne naturalnie występujące w naszym organizmie mogą wnikać w strukturę wszczepionego materiału, natomiast wszystkie zbędne odpady mogą być wypłukiwane.

Jednym z największych problemów związanych z cementem okazało się jednak to, że pory nie są wystarczająco duże, by nasz naturalny system odbudowy kości mógł działać wystarczająco dobrze. Z tego powodu osteoblasty, czyli komórki kościotwórcze, nie mogły wnikać wystarczająco głęboko w strukturę implantów, natomiast naczynia krwionośne nie odbudowywały się w należytym stopniu.

Jeden patent, dwie strzykawki

Doświadczenia z dziedziny chirurgii i bioceramiki doprowadziły do wniosku, że idealny cement powinien mieć zarówno małe, jak i duże pory, po to by w pełni umożliwić odbudowę zniszczonego szkieletu. Prawdziwym wyzwaniem było odnalezienie właściwego związku chemicznego - takiego, który byłby wystarczająco gąbczasty, spełniał zadania mechaniczne, a jednocześnie był nietoksyczny. Dodatkowo cement nie mógł być zbyt porowaty, by nie ulec zniszczeniu pod wpływem wszystkich substancji obecnych w ludzkim organizmie.
Naukowcy z Francji wpadli na pomysł, by odnaleźć taki składnik chemiczny, który zamieni cement w piankę. Składnikiem, który okazał się być pomocny w wywołaniu pożądanej reakcji  była silanizowana hydroksypropylometyloceluloza - biokompatybilny polimer, który wykorzystywano wcześniej do wzmacniania struktury cementu.

Francuskim patentem na nowe wykorzystanie obydwu składników w służbie ortopedii okazało się użycie dwóch połączonych ze sobą strzykawek. W jednej  umieszczono cement, w drugiej polimer, następnie zmieszano obydwie substancje wtłaczając ściśle określoną ilość powietrza. Dzięki temu procesowi całość zyskiwała pożądaną konsystencję i strukturę, a sam cement fosforanowo - wapniowy nie tracił swych mechanicznych właściwości.

By potwierdzić skuteczność działania mieszanki, wstrzyknięto ją w szkielet królików, u których występowały ubytki w kościach. Zabieg okazał się sukcesem - naukowcy odnotowali, że struktura kości odbudowywała się znacznie szybciej. Nowa mieszanka może się okazać przydatna nie tylko w leczeniu złamań, ale także przy kuracji chorób kości.

źródło:  Chemistry World, IFLScience