211service.com
En bedre disk til rygreparation
Rygsmerter forårsaget af en beskadiget intervertebral disk kræver ofte operation, hvilket betyder enten at udskifte disken med et plastik- eller metalimplantat eller at fjerne disken og smelte de tilstødende sammen. En ny type erstatningsskive - bestående af et stillads frøet med levende celler - kunne lindre rygsmerter uden mange af de bivirkninger, der er forårsaget af eksisterende kirurgiske metoder.
Kold udskrivning: Materialet vist her fungerer som et stillads for en kunstig intervertebral disk, der indeholder levende celler.
Forskere ved Medical University of South Carolina lavede en prototype erstatningsskive ved at printe et ydre stillads og derefter så stilladset med levende celler. Stilladset efterligner tæt den indviklede lagdelte mikrostruktur af en ægte intervertebral diskus og er det første skridt mod at lave et implantat, der kan udføre de samme støttende og stødabsorberende funktioner som originalen. Sammenlignet med de metal- og plastimplantater, der bruges i dag, er et kunstigt stillads indhyllet i levende væv kunne reparere sig selv, og konstant adgang til blodforsyning ville mindske risikoen for infektion efter operationen.
En intervertebral disk, eller IVD, er formet som en gelédonut med et blødt, elastisk center og et hårdere, fibrøst ydre lag. Indklemt mellem ryghvirvler i rygsøjlen definerer og understøtter disken rygsøjlens bevægelse, og holder knoglerne på plads, samtidig med at rygsøjlen som helhed kan bøjes og vrides. Skiverne fungerer også som støddæmpere, der dæmper stød mod rygsøjlen. Når en diskus bliver slidt, er trykket langs rygsøjlen ujævnt fordelt, og hvis hvirvlerne forskydes lidt, strækker de nerverne, der kredser om rygsøjlen, hvilket forårsager smerte. Hvis træning og fysioterapi ikke giver nogen lindring, kan det være nødvendigt at operere.
Spinal fusion begrænser imidlertid bøjning og vridning i den sammensmeltede del af rygsøjlen, så nogle kirurger argumenterer stærkt for implantatmetoden. Ingen af os blev født med sammenvoksede rygsøjler, siger Barton Sachs , en professor i ortopædi ved Medical College of South Carolina, som rutinemæssigt udfører diskimplantatkirurgi, og som ikke var forbundet med det nye arbejde. Sammensmeltning af to knogler kan øge trykket på tilstødende segmenter og slide andre diske, siger Sachs. Ikke alene bevarer et implantat bevægelse, men restitutionstiden fra implantatoperation er kortere. Det fungerer ekstremt godt, siger Sachs. [Patienter] kommer hurtigere ud af hospitalet; de vender hurtigere tilbage til deres livsstil.
Men de implantater, der bruges i øjeblikket, absorberer ikke stød. Du indsætter materialer, der ser middelalderlige ud, og det er tilstanden i den nuværende kliniske praksis, siger Robert Mauck , professor i ortopædisk kirurgi og vævsteknik ved University of Pennsylvania. Mauck arbejder på en konkurrerende forbedring af diskimplantater.
Forskere ved Medical University of South Carolina, ledet af Xuejun Wen , professor i bioteknik og regenerativ medicin ved Clemson University og Medical University of South Carolina, forsøgte tæt at efterligne diskens naturlige arkitektur, så den kan udføre de samme funktioner som originalen.
Først modellerede de diskens komplekse indre struktur på en computer. Derefter ekstruderede de opløst polyurethan gennem en fin glasmikropipettespids på en platform holdt ved -4 grader Celsius. Basens kølige temperatur fik hvert trykt lag til at størkne hurtigt og gjorde det muligt for på hinanden følgende lag at stable på og bevare deres form. Hvis du ikke køler det rigtig hurtigt, får du ikke den struktur, du ønsker, siger Wen. Til sidst podede gruppen bovine celler på stilladset for at teste, om strukturen understøttede cellevækst. Disse voksede til at fylde det over 19 dage, hvorefter cellerne viste sig at have arrangeret sig, som de ville i en naturlig skive.
Det er en smart anvendelse af additiv fremstilling og et spændende stykke arbejde, siger James Iatridis , professor i ortopædi og neurokirurgi ved Mount Sinai School of Medicine i New York. Men Iatridis tilføjer, at flere alternative tilgange, der involverer biologisk reparation, nærmer sig kliniske forsøg eller på mere avancerede udviklingsstadier.
Mens det nye værk af Wen og hans gruppe kommer tættest på at replikere mikrostrukturen af en rigtig disk, er dens ydeevne endnu ikke testet. I de næste par måneder vil skiverne blive testet på rotter. Vi forsøger stadig at forstå, hvor komplicerede vores konstruerede løsninger skal være for at genoprette funktionen, siger Mauck.