Poznaj nasze innowacyjne rozwiązanie
VarioStick czyli innowacyjny zestaw sztyftów do druku 3D spersonalizowanych implantów tkanek chrzęstnych i kostnych nosa
# WydrukujSobieImplantNosa
Rozwój i coraz większa dostępność nowoczesnych technologii jak również ich transfer do zastosowań medycznych oraz możliwość osiągania wysokich rezultatów przy wykorzystaniu coraz tańszego oprzyrządowania powoduje, że zabiegowe gabinety lekarskie szukają nowych (lepszych i tańszych) rozwiązań. Dlatego bardzo prawdopodobne jest, że w najbliższych latach gabinety/sale operacyjne wyposażone będą w drukarki 3D pozwalające lepiej zaplanować przebieg operacji ale również dzięki zaproponowanemu przez nas rozwiązaniu, w drukarki 3D pozwalające na wydrukowanie implantu niezbędnego do rekonstrukcji uszkodzonej tkanki.
Nasze rozwiązanie dotyczące wytwarzania warstwowych implantów metodą druku 3D stanowi atrakcyjną alternatywę dla obecnie stosowanych rozwiązań laryngologicznych.
Dzięki odpowiedniemu systemowi łączenia sztyftów w filament oraz opracowanemu algorytmowi pozwalającemu przewidzieć rozmieszczenie poszczególnych warstw w projektowanym implancie personel medyczny na zlecenie chirurga lub firma produkująca biomateriały, będą mieli możliwość wytworzenia spersonalizowanego implantu pozwalającego leczyć konkretny przypadek danego pacjenta.
Zalety naszego rozwiązania
Projekt bazowy
Opis wyników badań podstawowych uzyskanych w wyniku realizacji projektu bazowego
W wyniku licznych badań prowadzonych przez Panią dr hab. inż. Izabellę Rajzer, prof. ATH i jej zespół powstało innowacyjne rozwiązanie umożliwiające wytworzenie, przy wykorzystaniu technologii druku 3D i elektroprzędzenia, warstwowych implantów tkanki chrzęstnej nosa. Wyniki projektu bazowego pt: „Warstwowe podłoża wspomagające rekonstrukcję chrząstek nosa wytwarzane metodą druku przestrzennego i elektroprzędzenia” przedstawiono poniżej i stanowiły one podstawę do złożenia wniosku w ramach konkursu TANGO (SONATA BIS 5 nr 2015/18/E/ST5/00189, kierownik projektu dr hab. inż. Izabella Rajzer. Projekt finansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki, realizowany w latach 2016-2019).
- 1. W ramach projektu Sonata Bis wytworzono, metodą formowania wtryskowego, kompozytowy filament do druku 3D w postaci krótkich sztyftów, które mogą być ze sobą łączone w dłuższy filament (zgłoszenie patentowe). Możliwość modyfikowania filamentu różnymi bioaktywnymi czy antybakteryjnymi dodatkami umożliwiła otrzymanie metodą druku 3D bardziej złożonych, niż komercyjnie dostępne na rynku, materiałów o właściwościach dostosowanych do miejsca implantacji i funkcji jaką materiał ma spełniać
- 2. Otrzymane sztyfty polimerowe, niezależnie od właściwości wprowadzonych dodatków zostały z powodzeniem wykorzystane do wydrukowania przestrzennych podłoży tkankowych przy zastosowaniu komercyjnie dostępnej i niedrogiej drukarki 3D.
- 3. Architektura wydrukowanych podłoży została zaprojektowana zgodnie z wymaganiami chirurgów. Wielkość porów w rusztowaniu umożliwiła przeprowadzenie zakrzywionej igły chirurgicznej bez ryzyka uszkodzenia implantu
- 4. Stosując metodę elektroprzędzenia, naniesiono na wydrukowane podłoża włóknistą warstwę niesieciowanej żelatyny, modyfikowanej lekiem, która w wilgotnym środowisku zamienia się w żel. Geometria porów w pozytywny sposób przyczyniła się do homogenicznego rozprowadzenia żelu żelatynowego w którym zanurzone były komórki we wnętrzu implantu
- 5. Wytworzono warstwowe podłoża z włóknistej membrany z polikaprolaktonu i naniesionego na nią kwasu hialuronowego. Spiralna forma rusztowania o otwartej geometrii, dużym rozwinięciu powierzchni i odpowiednich odległościach między ścianami rusztowania będzie wpływać na poprawę penetracji komórek, transport składników odżywczych i usuwanie odpadów metabolicznych
- 6. Wytworzono warstwowe podłoża z włóknistą membraną mającą pełnić funkcję barierową między komórkami chrzęstnymi rosnącymi we wnętrzu porowatego implantu a tkanką kostną graniczącą z miejscem wprowadzenia implantu
- 7. Przeprowadzono badania właściwości fizyko-chemicznych i mechanicznych otrzymanych materiałów, badania w płynach ustrojowych, badania degradacji, bioaktywności oraz badania komórkowe
- 8. Wyniki badań wskazują na potencjał otrzymanych materiałów w leczeniu ubytków tkanki chrzęstnej oraz kostnej
O projekcie TANGO
Głównym celem projektu jest opracowanie innowacyjnych, warstwowych implantów, wspomagających proces rekonstrukcji chrząstek i kości nosa
Dodatkowym celem projektu jest znalezienie partnera gospodarczego zainteresowanego współpracą przy realizacji przyszłego projektu w ramach tzw. Ścieżki B – TANGO. Uszkodzenie tkanek chrzęstnych i kostnych nosa jest ogromnym problemem nie tylko dla pacjenta ale również dla laryngologów i chirurgów plastycznych. Tkanka chrzęstna ze względu na specyficzną budowę ma ograniczone zdolności regeneracyjne. Korekcja lub uzupełnienia braków chrząstki czy kości nosowej wiąże się z pozyskaniem materiału biologicznego od operowanego pacjenta lub dawcy. Przeszczepy chrząstki są obecnie pozyskiwane z przegrody nosowej, ucha lub żebra pacjenta.
Przeszczep kostny, pobierany jest zazwyczaj z grzebienia kości biodrowej lub z blaszki zewnętrznej sklepienia czaszki. Ponadto część chirurgów wykorzystuje części chrzęstne z żeber lub małżowiny usznej w celu uzupełnienia brakujących części kośćca nosa. Niestety jakość oraz ilość chrząstki i kości do autogennego przeszczepu jest ograniczona. Do tego dochodzi zachorowalność w miejscu pobrania i powikłania chirurgiczne, takie jak zakażenie i resorpcja tkanki. Alternatywne przeszczepy, takie jak allogeniczna chrząstka żebrowa, są związane z powikłaniami tj. odrzut obcego biologiczne materiału, przeniesienie chorób od dawcy. Dlatego poszukiwane są coraz to nowe formy materiałów, które ułatwiłyby proces odtworzenia uszkodzonych tkanek chrzęstnych i kostnych nosa.
Wykorzystując technologię druku 3D wytwarzamy porowate, hybrydowe podłoża o trójwymiarowej, przestrzennej budowie i odpowiednich parametrach mechanicznych, pozwalające na odtworzenie (zniszczonych wskutek urazu lub zmian wrodzonych) chrząstek i kości nosa. Biodegradowalne implanty są na etapie wytwarzania modyfikowane lekami przyspieszającymi regenerację tkanek. Prowadzimy badania nad innymi dodatkami modyfikującymi (antybakteryjne proszki metali, bioaktywne proszki ceramiczne) rozszerzającymi możliwości aplikacyjne opracowanej przez nas technologii. Nowe implanty będą odgrywać ważną rolę w tworzeniu trójwymiarowego środowiska niezbędnego dla prawidłowego odtwarzania się tkanki o właściwym unaczynieniu i będą posiadać odpowiednie właściwości do momentu całkowitego odtworzenia się tkanki w obrębie implantu. Dodatkowo implant jest porowaty a wielkość porów umożliwia odpowiednie jego umieszczenie w miejscu implantacji. Drukowanie implantów z polimerowych sztyftów (w porównaniu z tradycyjnym drukowaniem z żyłki) pozwala dodatkowo na komponowanie podłoża poprzez dobór i łącznie odpowiednich prętów w trakcie drukowania. Dzięki temu możliwe będzie wytworzenie implantów warstwowych o różnych dodatkach wprowadzonych na poziomie warstwy dostosowanych do potrzeb pacjenta. Zastosowanie filamentu w postaci sztyftów a nie tradycyjnej żyłki, zmniejsza również koszty wytwarzania zróżnicowanych warstwowo implantów.
Zalety implantów warstwowych wytwarzanych w taki sposób są następujące:
- niskie zużycie biomateriału (implanty nosa są niewielkich rozmiarów, zastosowanie filamentu w postaci sztyftów zamiast szpuli pozwoli ograniczyć zużycie biomateriału)
- możliwość dowolnego kształtowania geometrii implantu i dostosowania go do kształtu tkanki pacjenta (kształt końcowych implantów wytwarzanych metodą druku może być projektowany na podstawie zdjęć ubytku i dostosowany do jego kształtu)
- możliwość ustawienia wymaganej liczby warstw i doboru materiału na poszczególne warstwy implantu.
Więcej informacji na temat projektu TANGO znajdą Państwo na stronie:
https://www.gov.pl/web/ncbr/piate-tango-dla-naukowcow