Materiały kościozastępcze to innowacyjne rozwiązania stosowane w chirurgii i ortopedii

Kiedy wykorzystuje się je najczęściej?

Stosuje się je u pacjentów, którzy ulegli urazom np. komunikacyjnym lub sportowym, w wyniku których doszło do dużego uszkodzenia kości. I oczywiście nie chodzi tutaj o pęknięcie lub złamanie kości, a zniszczenie dużego jej fragmentu, wymagające wypełnienia. Zwykle są to ubytki w obrębie kości kończyn i kości twarzoczaszki, mające od 0,5 cm do 7-8 cm długości. Materiały kościozastępcze wykorzystuje się również podczas zabiegów chirurgii onkologicznej (u pacjentów po wycięciu guzów kostnych), chirurgii stomatologicznej (by wypełnić ubytki po torbielach), podczas wszczepiania endoprotez biodrowych oraz zabiegów osteotomii (tj. operacji polegającej na korekcji nieprawidłowości anatomicznych np. kości udowej, piszczelowej, kolana).

Na czym polega innowacja tych materiałów? Dlaczego są tak często stosowane?

Warto zacząć od tego, że obecnie najczęściej wykorzystuje się syntetyczne materiały kościozastępcze, które zarówno składem, jak i budową, przypominają ludzkie kości – wytworzone są z fosforanu wapnia oraz mają porowatą budowę. I chociaż w medycynie znane są także naturalne materiały kościozastępcze (autogenne, pochodzące z kości własnych pacjenta, zwykle pobierane z talerza kości biodrowej i uznawane jako „gold standard” i allogenne, uzyskane z kości dawców zmarłych), to nie są one tak często stosowane jak syntetyczne. a ich wykorzystywanie nierzadko wiąże się ze skutkami ubocznymi (np. bólem w miejscu pobrania fragmentu kości).

Jakie jeszcze zalety mają syntetyczne materiały kościozastępcze?

Niektóre materiały kościozastępcze dostępne obecnie na rynku są pod względem składu i właściwości fizykochemicznych podobne do kości ludzkich, dlatego też wykorzystywane są jako materiały implantacyjne.  Aby biomateriał zakwalifikować jako dobry, należy wziąć pod uwagę jego porowatość, biokompatybilność z tkanką kostną, brak immunogenności i niealergiczność. Ważna jest również bioaktywność materiału, czyli zdolność do tworzenia w implancie fosforanu wapnia, poprzez wychwytywanie z otaczających płynów jonów wapniowych i fosforanowych, co w efekcie przyczynia się do regeneracji tkanki kostnej. Wiele z materiałów dostępnych na rynku dzięki porowatej budowie umożliwia nasączenie ich np. lekami przeciwbakteryjnymi lub krwią pacjenta zawierającą przecież substancje odżywcze, co także wspomaga kostnienie i tym samym szybszy powrót do zdrowia chorego. Jednak należy tu wspomnieć, że materiału kościozastępczego mającego wszystkie wymienione cechy na rynku nie ma. W związku z tym w dalszym ciągu prowadzone są w wielu laboratoriach na świecie badania nad wytworzeniem biomateriału, który stałby się takim złotym standardem w ortopedii jak kość naturalna.

W medycynie nastąpił zatem ogromny postęp – jak będzie wyglądała przyszłość tych materiałów?

Syntetyczne materiały kościotwórcze to faktycznie duże osiągnięcie w medycynie, które coraz częściej wykorzystywane jest w wielu, polskich szpitalach. Naukowcy obecnie idą jednak krok dalej i prowadzą badania polegające na pobieraniu komórek (kościotwórczych lub macierzystych) od pacjentów, a następnie ich hodowli w laboratorium na biomateriałach stanowiących rusztowania dla wymienionych komórek w taki sposób, by w rezultacie uzyskać zaczątek kości własnych, które następnie mogłyby być wszczepione pacjentom. Te badania są wielką nadzieją, jednak należy pamiętać, że prowadzenie wymienionej procedury wymaga zgody odpowiedniej instytucji i będzie ją można zastosować tylko przy planowanych zabiegach u pacjenta, od którego zostały wcześniej pobrane komórki. Naukowcy pracują także nad innowacyjnymi rozwiązaniami, które przyczynią do prawidłowego kostnienia wraz z jednoczesnym powstawaniem w implancie naczyń krwionośnych (tzw. angiogeneza), co jest istotne w procesie prawidłowej regeneracji i remodelingu kości. Obecnie badane są materiały kościozastępcze, które w trakcie zabiegu operacyjnego wzbogacane są o białkowe czynniki wzrostu, białka morfogenetyczne kości lub osocze bogatopłytkowe. Tak zmodyfikowane implanty uwalniając wprowadzone substancje aktywne umożliwiają w miejscu zabiegu pobudzenie prawidłowej przebudowy kości i tym samym jej szybsze gojenie.