Создан губчатый полимер, который поможет восстановить позвоночник новым способом

Ученые разработали биоразлагаемый полимер для трансплантатов, хирургическим путем помещаемых в поврежденные позвонки, которые должны расти. Он необходим для того, чтобы растущие позвонки имели правильные размеры и форму, что необходимо для нормальной фиксации позвоночника.

«Основная цель данного исследования заключается в поиске методов лечения людей с метастатическими опухолями позвоночника, который является наиболее распространенным местом скелетных метастазов у ​​онкологических больных, но в отличие от современных способов лечения, наш подход является менее инвазивным и недорогим», - говорит Личунь Лу, доктор философии.

Часто удаление обширных опухолей спинного мозга требует необходимости вынимать весь сегмент кости и прилегающих межпозвоночных дисков из пораженной области. В этом случае необходимо чем-то заполнить большую пустоту для сохранения целостности позвоночника и защиты спинного мозга. Есть два хирургических метода, практикуемых в случае образования обширных спинномозговых метастазов.

В более агрессивном и инвазивном варианте, хирург открывает грудную полость от передней части пациента, что обеспечивает достаточно места для вставки металлических каркасов или костных имплантатов, чтобы заменить недостающий фрагмент. Другой подход является менее инвазивным и требует лишь небольшого разреза в спине, достаточного для того, чтобы вставить дорогостоящие короткие расширяемые титановые стержни.

Чтобы разработать менее дорогой трансплантат, совместимый с возможностью задней спинальной хирургии, Лу и его коллега Лю в клинике Майо занимались поисками материала, который может быть обезвожен до размера, совместимого с такой операцией, после которой он мог бы впитать жидкость из организма и увеличиться, чтобы заменить отсутствующие позвонки.

Исследователи поперечным сшиванием соединения, носящего название олиго [поли (этиленгликоль) фумарат] (OPF), создали полую гидрофильную клетку – основу трансплантата, который может быть заполнен стабилизирующими материалами. «Когда мы проектировали эту расширяемую трубку, мы хотели получить возможность контролировать размер трансплантата, чтобы он вписывался в точное пространство, оставшееся после удаления опухоли», - говорит Лу.

Ученые также думали о необходимости управления кинетикой расширения, потому что если трансплантат расширяется слишком быстро, хирург не будет иметь достаточно времени, чтобы расположить его правильно, в то время как медленное расширение может означать более длительное, чем необходимо хирургическое вмешательство. Лю сказал, что изменение степени и сроков расширения полимера трансплантата было вопросом химии, модулируя молекулярную массу и заряд полимера, они смогли настроить свойства материала.

Исследователями было изучено влияние этих химических изменений путем наблюдения за скоростью расширения полимера в условиях, имитирующих среду позвоночника в лаборатории. Полученная информация является ключевым фактором для определения оптимального размера спинного имплантата для восстановительной хирургии.

Команда также определила сочетание материалов, которые являются биологически совместимыми у животных, и они считают, что это применимо и для организма человека. Лу говорит, что следующим шагом лаборатории станет апробация трансплантатов на трупах и моделирование стационарной процедуры. Теперь цель заключается в том, чтобы начать клинические испытания в течение следующих нескольких лет.