Endoprotezy wkrótce zastąpią każdy niesprawny staw. Dzięki biomateriałom nowej generacji pomogą odbudować kości i będą stymulować organizm do lepszej pracy

Już niedługo niemal każdą zużytą część ciała będzie można wymienić. Od lat funkcjonują już endoprotezy, które z sukcesem zastępują stawy, czy kości z nowotworem. Dzięki nowym biomateriałom endoprotezy są coraz wytrzymalsze, a nowa powłoka sprawia, że lepiej współpracują z organizmem człowieka i środowiskiem. W efekcie nie trzeba będzie ich wszczepiać w ostateczności, ale będzie można reagować już przy pierwszych zmianach. Przy zwykłych złamaniach mogą zaś stymulować kości do szybszego wzrostu.

– Formuła materiałów powoli się wyczerpuje, pierwiastków mamy ograniczoną liczbę, chyba że zwiedzimy inne planety, przywieziemy nowe pierwiastki i zaproponujemy nowe materiały. Mamy do dyspozycji różne technologie, czyli możemy produkować nowe wersje implantów w nowych technologiach, chociażby addytywnych, przyrostowych, ale przede wszystkim skupiamy teraz swoją uwagę na modyfikacji powierzchni. Staramy się, by materiał, który wprowadzimy do środowiska biologicznego człowieka, zaprzyjaźnił się z nim i odwrotnie – podkreśla w rozmowie z agencją Newseria Innowacje Witold Walke z Politechniki Śląskiej.

Dotychczas endoprotezy były wytwarzane z materiałów metalowych, ceramicznych i polimerowych. Dzięki dokładnemu dopasowaniu protezy, np. przy mocnym ubytku kości, korzysta się z druków 3D, i nowoczesnym materiałom endoprotezy wytrzymują lata. Dr Jonathan Evans z Bristol Medical School obliczył, że ponad połowa implantów stawów biodrowego i kolanowego wytrzymuje 25 lat. To znacznie dłużej niż szacowali eksperci. Wraz z postępem technologii i dostępem do nowych materiałów w połączeniu z większą wiedzą dotyczącą biomateriałów endoprotezy będą ewoluować.

– Spośród kilkudziesięciu tysięcy materiałów istniejących na świecie musimy wytypować te, które się nadadzą do zastosowania. Nie każdy materiał możemy wprowadzić do organizmu – wskazuje pracownik Katedry Biomateriałów Inżynierii Wyrobów Medycznych Wydziału Inżynierii Biomedycznej Politechniki Śląskiej.

Niedawno naukowcy opracowali na skalę przemysłową technologię pokrywania implantów kostnych warstwą węglowo-krzemową, które są antyalergiczne i stymulują kości do szybszego wzrostu. Ponieważ do produkcji implantów medycznych stosowana jest najczęściej stal oraz stopy tytanu, które zawierają pierwiastki stanowiące domieszki niekoniecznie zdrowe dla organizmu człowieka, szczelna powłoka węglowa pozwala chronić kości przed metalami uczulającymi.

W Katedrze Biomateriałów Inżynierii Wyrobów Medycznych Politechniki Śląskiej realizowany jest projekt związany z modyfikacją powierzchni biomateriałów z zastosowaniem warstw krzemowych.

– Krzem bardzo dobrze spisuje się, jeżeli chodzi o kontakt ze środowiskiem chociażby krwi. Ten kierunek jest uzasadniony, bo krzem zdecydowanie poprawia biokompatybilność czy hemokompatybilność w przypadku kontaktu tych materiałów z tkanką, jaką jest krew – przekonuje ekspert.

WHO szacuje, że choroba zwyrodnieniowa stawu kolanowego dotyczy 20 proc. osób. Cierpią na nią coraz częściej młodzi ludzie. Do uszkodzenia chrząstki stawowej prowadzą nieleczone urazy, zakażenia bakteryjne i wirusowe czy nadwaga. Wraz ze starzeniem się społeczeństwa problem będzie narastać. Postęp we wszczepianiu endoprotez jest tak duży, że zabieg nie musi już być wykonywany w ostateczności, ale i wcześniej, zanim stawy faktycznie się zużyją.

– My, jako społeczeństwo, starzejemy się, żyjemy też oczywiście dłużej, a co za tym idzie – dożywamy chorób, o których kiedyś nie mieliśmy zielonego pojęcia. Nie wiemy, jakie nas będą czekać rozwiązania w przyszłości. Jeżeli zrozumiemy dzisiaj zjawiska, jakie występują na granicy tych faz materiałów środowiska biologicznego, zaprocentuje to w przyszłych rozwiązaniach konstrukcyjnych implantów czy innych wyrobów medycznych – ocenia Witold Walke.