研究人员开发新一代骨植入物

资源：

Charité - Universitätsmedizin柏林

概要：

科学家已经展示了机械优化的结构如何被称为钛网支架有助于优化骨再生。

与来自哈佛Wyss研究所的同事合作，来自Julius Wolff研究所，柏林 - 勃兰登堡再生疗法中心和Charité肌肉骨骼外科中心的研究人员已经展示了机械优化的钛网构架如何帮助优化骨再生。在治疗大的骨缺损时，骨再生的诱导是至关重要的。正如本临床前研究所证明的，该过程的速度和有效性取决于所使用植入物的硬度，以及更柔软的构造物来增强愈合过程。研究人员的发现已在当前的科学转化医学期刊中报道。

在上肢或下肢（例如，由于急性创伤，感染或骨癌）的大骨缺损的治疗仍然是创伤手术领域的挑战。这种骨缺损不会自行愈合，并且在特别严重的情况下会导致患肢截肢。一种可用的治疗方法是使用患者自己的骨组织来产生正确尺寸和强度的骨移植物。但是，这种技术往往取得了有限的成功。 Charité肌肉骨骼手术中心提供的另一种治疗方案是使用个性化的钛网支架来治疗大型骨缺损，以适应个体患者。

该技术使用CT扫描数据来产生受影响的骨骼和骨骼缺陷的3D模型。使用激光烧结技术的3D打印机，这些数据被用于制造钛支架以满足患者特定的要求。定制的结构然后被手术植入到受影响的骨中。该程序的结果令人满意，目前共有19名Charité患者使用这种植入物进行治疗。

为了促进骨再生，钛网支架填充有患者自身的骨组织，生长因子和骨替代材料。在Anne-Marie Pobloth博士（Charité的Julius Wolff研究所）的带领下，一个由创伤外科医生，工程师，兽医和生物学家组成的跨学科团队一直在研究钛网状支架的机械优化是否会进一步加强治疗处理。 “我们从计算机建模开始，通过机械生物学优化标准尺寸的支架，然后使用大型动物模型研究其对骨再生的实际影响，由于骨再生过程与人类非常相似，我们能够推断人类骨骼愈合情况，“兽医解释说。

优化的支架具有蜂窝状结构，其被对准以形成有助于引导骨头向内生长的通道。通过改变蜂窝的支柱直径，研究人员制造了不同刚度的结构。 “我们假设骨再生会根据植入支架的硬度而变化，因此，为了研究在骨再生过程中机械刺激的影响，我们使用了四个测试组接受不同硬度的植入物。 Georg N. Duda，Julius Wolff生物力学和肌肉骨骼再生中心主任以及BCRT副主任。有了明确的结果，解释创伤外科医生PD Philipp Schwabe博士说：“即使只有三个月，放射学证据显示，软植入物对僵硬的植入物产生更快的机械刺激反应，从而产生更快的骨生长。”植入物的生物力学特性影响新形成的骨的数量和质量，以及支架内产生的骨形成类型。

该团队现在计划生产机械生物学优化的软钛网支架，以确保患者能够从他们的发现中受益，并使其更容易治疗骨缺损。这种方法可能可以用于脊柱，口腔和颌面外科手术，而不是被限制用于手臂和腿的长骨。