Vstřebatelné stehy, které se v těle samy rozpustí, jsou již ve zdravotnictví standardem. Pacientům i zdravotnickému personálu šetří čas a zároveň snižují náklady na léčbu. Řešitel projektu JUNIOR STAR Karel Tesař z Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT se snaží, aby v budoucnu byly běžné i vstřebatelné implantáty pro operativní léčbu zlomenin, vyrobené například z hořčíku.
„Většina lidí ví, že se hořčík používá jako doplněk stravy, například při náchylnosti na křeče. To značí, že se jedná o pro tělo přirozený prvek, který mu nijak nevadí. Pokud tedy pro vstřebatelné stehy a dráty stahující a stabilizující zlomeniny kostí využijeme právě dráty z kovového hořčíku, dostáváme nové inovativní řešení,“ představuje myšlenku svého výzkumu řešitel projektu.
Proč nezůstat u polymerů?
Polymery, z nichž se vyrábí vstřebatelné stehy, lze přirovnat k papírovému brčku. To po pár hodinách v tekutině změkne a ztratí tvar. Kosti však potřebují pevnou oporu, která vydrží plnit svou funkci týdny až měsíce. Právě hořčíkové implantáty jsou schopné přenášet vysoké síly, i když se postupně rozkládají.
Jde tak o kompromis mezi pevností oceli využívané v tradičních implantátech a materiálem, který je pro tělo přirozený. Vstřebatelné implantáty navíc omezují riziko vzniku přecitlivělosti, tedy „alergie“ na kovy.
I pouhá koroze hořčíku v demineralizované vodě může vytvářet vrstvy korozních produktů, které lze následně využít pro změnu interakce implantátu s okolní tkání.
Hlavní výzvy projektu
Rozkladem hořčíku v těle mohou vznikat vodíkové bubliny. Vodík jako takový sice přispívá k procesu hojení, tyto bubliny se však někdy uzavírají a vytvářejí kapsy. „V okolí takovéto vodíkové bubliny dochází k intenzivnější korozi. Zároveň je znemožněn přístup buněk, což hojení zpomaluje,“ uvádí jednu z výzev projektu Karel Tesař. „Lokalizovaná koroze navíc může způsobit selhání celého implantátu,“ dodává.
Další výzvou je rozdílná rychlost rozpouštění v laboratorním prostředí (in vitro) a v prostředí živého těla (in vivo). „Buňky a mezibuněčná hmota v živém prostředí mohou zpomalovat transport částic způsobujících korozi. Náš projekt se snaží co nejvíce přiblížit laboratorní podmínky těm v živém těle, aby bylo možné pro vývoj nových slitin méně používat pokusná zvířata,“ konstatuje Karel Tesař.
V neposlední řadě budou vědci zkoumat, jestli by jako prevence koroze mohlo sloužit pokrytí implantátu polymerní vrstvou, která by navíc obsahovala antibiotika.
Budoucí použití
„Doufáme, že v budoucnu naše tenké dráty z hořčíku najdou uplatnění při rekonstrukční chirurgii ruky nebo při svazování hrudní kosti po operacích srdce. Minidlahy a šrouby lze využít například pro vstřebatelnou fixaci kostí. Zásadní výhodou by bylo použití těchto vstřebatelných implantátů u dětských pacientů, kde je každá další anestezie rizikem a rychlý růst kostí nahrává vstřebatelným řešením oproti těm permanentním,“ uvádí možné využití výsledků svého projektu JUNIOR STAR Karel Tesař.
Ing. Karel Tesař, Ph.D.
Karel Tesař působí na Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT v Praze, kterou sám absolvoval. Na této fakultě díky projektu JUNIOR STAR založil výzkumnou skupinu s názvem InGrid – Interdisciplinary Group for Resorbable Implant Development. Spolupracuje také s Fyzikálním ústavem AV ČR, kde dochází například k výrobě a testování tenkých hořčíkových drátů.
