Method for manufacturing bone implants and bone implant
Metoda wytwarzania implantów kostnych i implant kostny
Twórcy:
Wojciech Święszkowski, Tadeusz Chudoba, Sylwia Kuśnieruk, Aleksandra Kędzierska, Bartosz Woźniak, Julia Rogowska Tylman, Dariusz Smoleń, Elżbieta Pietrzykowska, Witold Łojkowski, Jacek Wojnarowicz, Aharon Gedanken, Janis Locs, Vita Zalite, Mara Pilmane, Ilze Salma
Patent:
Publikacja US11260148B2 on 2022-03-01, Priorytet dla PL 412238A, 2016-05-05
Abstrakt
Sposób wykonania implantu polega na powleczeniu konstrukcji nośnej syntetycznym hydroksyapatytem poprzez zanurzenie jej w roztworze w roztworze i wywołanie kawitacji w części zawiesiny stykającej się z konstrukcją nośną. Zawiesina składa się z ciekłej fazy zewnętrznej, najlepiej wody, i fazy wewnętrznej, to jest cząstek syntetycznego hydroksyapatytu o średniej wielkości cząstek nieprzekraczającej 100 nm i zawierającej wodę strukturalną w ilości od 2 do 6% wagowych. Implant powleka się opisanym powyżej hydroksyapatytem, poddanym kawitacji, warstwą grubości 50 nm do 1000 nm, optymalnie 50 nm do 300 nm.
Opis
ZAKRES TECHNICZNY
Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania implantów kostnych o charakterze konstrukcji nośnej przynajmniej częściowo pokrytej syntetycznym hydroksyapatytem oraz implantów kostnych do zastosowania w chirurgii ortopedycznej, chirurgii urazowej (traumatologii), implantologii regeneracyjnej, które ułatwiają lub przyspieszają regenerację tkanki kostnej .
PODSTAWY NAUKOWE
W medycynie, szczególnie w ortopedii, stomatologii i traumatologii oraz w leczeniu ubytków kostnych spowodowanych usunięciem guza, implanty, zwane również rusztowaniami do regeneracji tkanki kostnej, stosuje się w celu wywołania lub przyspieszenia regeneracji tkanki kostnej przez organizm; tkanki utraconej w wyniku urazu, operacji usunięcia raka, operacji ortopedycznej, chirurgii stomatologicznej, ekstrakcji zęba, innych przyczyn lub poprawy estetyki.
Do produkcji takich implantów wykorzystywane są różnego rodzaju biomateriały syntetyczne (metale, ceramika, syntetyki – polimery, kompozyty) oraz materiały naturalne. Muszą spełniać szereg kryteriów, m.in. brak toksyczności dla organizmu, prawidłowe wypełnienie brakującej objętości kości oraz odpowiednie właściwości mechaniczne. W szczególności bardzo cenną cechą takich materiałów jest ich bioresorpcja.
Obecnie istnieje wiele metod leczenia małych ubytków kości, ale wciąż nie jest znane rozwiązanie dla dużych ubytków tkanki (tzw. ubytków krytycznych). W celu wypełnienia ubytku i ułatwienia aktywnej regeneracji kości należy stworzyć rusztowanie (implant), zarówno wypełniające przestrzeń ubytku kostnego, jak i przenoszące naprężenia mechaniczne, umożliwiające tkance kostnej stopniowe wypełnianie pustej przestrzeni. Najkorzystniejszym rozwiązaniem jest posiadanie implantu ulegającego resorpcji w czasie, co umożliwia wypełnienie całej przestrzeni nową tkanką kostną. Kolejnym kryterium jest zapewnienie przepływu składników odżywczych i komórek w krwiobiegu przez materiał rusztowania. Stosowane są również pewne modyfikacje powierzchni implantów w celu przyspieszenia regeneracji znacznej utraty tkanki.
W skuteczności zastosowania implantu kostnego ważną rolę odgrywają warstwy powierzchniowe implantu zawierające fosforany wapnia. Naturalna kość do 70% (w zależności od rodzaju tkanki kostnej) składa się z materii nieorganicznej, głównie z hydroksyapatytu osadzonego w postaci kryształów. Hydroksyapatyt Ca10(PO4)6(OH)2 jest jednym z głównych minerałów w ludzkim organizmie. Odpowiada za twardość i wytrzymałość kości oraz zębów. W organizmie człowieka hydroksyapatyt występuje w postaci kryształów o strukturze płytkowej o grubości 2 nm, szerokości 25 nm i długości 50 nm. [M. Sadat-Shojai, M.-T. Khorasani, E. Dinpanah-Khoshdargi, A. Jamshidi „Metody syntezy nanorozmiarowego hydroksyapatytu o różnych strukturach”, Acta Biomaterialia, tom. 9, 2013, s. 7591-7621]. Hydroksyapatyt jest materiałem szeroko stosowanym w ortopedii, chirurgii szczękowo-twarzowej i implantologicznej m.in. do produkcji warstw implantów mających na celu regenerację kości… (częściowy cytat z Podstaw Naukowych patentu)