3D-printer maakt elastische botimplantaten
Leestijd: 4 minuten
Het is wetenschappers gelukt om met hulp van een 3D-printer en speciale inkt flexibele botimplantaten te maken, in elke gewenste grootte en vorm. Dit materiaal - kan eenmaal in het lichaam - in écht bot veranderen.
Als artsen botten moeten repareren of vervangen, gebruiken zij vaak bot uit andere delen van het lichaam. Of anders brengen ze implantaten in. Dat is minder pijnlijk, maar er kleven wel nadelen aan. Zo zijn implantaten vaak broos. Ook breken ze makkelijk en kunnen ze niet tijdens de operatie worden vervormd. De 3D-implantaten van Ramille Shah en haar collega’s lijken veel beter te werken.
Perfecte vorm voor de patiënt
Ramille Shah, materiaaldeskundige en chirurg van de Northwestern University in de Verenigde Staten, heeft met haar team namelijk een inkt ontwikkeld die een nieuw soort botimplantaat vormt.
Een 3D-printer gebruikt de inkt om stevige, maar tegelijkertijd enorm elastische botimplantaten te maken. Die kunnen chirurgen zo snijden en vormen dat ze de perfecte vorm krijgen voor patiënten.
De inkt is gemaakt van hydroxyapatiet, een mineraal dat van nature in bot voorkomt, en PLGA, een polymeer dat het mineraal samenvoegt en het implantaat zijn elasticiteit geeft.
’’Het verraste ons dat het implantaat gewoon terugveerde naar zijn originele vorm toen we erin knepen,’’ legt Shah uit.
In natuurlijk bot veranderen
Nadat ze zijn geplaatst in het lichaam, infiltreren bloedvaten in de poreuze en absorberende implantaten. Deze zullen hierdoor langzaam in natuurlijk bot veranderen. Opvallend aan de kunstbotten is dat zij in staat zijn om zichzelf weer te helen bij schade, iets dat bij ‘echte’ botten ook het geval is. Er komen verder geen toegevoegde groeifactoren aan te pas. Ook dat komt volgens Shah doordat het materiaal poreus en absorberend is en het daardoor effectief lichaamseigen cellen en materialen kan opnemen in het herstelproces.
Nieuwe aderen groeien
Shahs collega Adam Jakus vult aan dat hij gelooft dat het lichaam stamcellen uit het beenmerg zal inzetten om het implantaat perfect te maken. Die cellen zien de poriën in het materiaal waarschijnlijk aan voor kleine defecten die ze kunnen genezen door in botcellen te veranderen. Ook kunnen nieuwe aderen door het bot groeien.
Shahs team stelt dat hun ‘hyperelastische botimplantaten’ op allerlei manieren kunnen worden gebruikt. Bijvoorbeeld om botbreuken sneller te laten helen, of na een wervelreparatie en ook kunnen implantaten in het gezicht worden geplaatst, zodat dit beter kan helen na een ongeluk.
Printen in het ziekenhuis zelf
’’Het is ons doel om 3D-printers in een ziekenhuis te plaatsen. Chirurgen kunnen dan binnen 24 uur met onze hyperelastische bot-inkt voor elke patiënt een exact passend implantaat maken,’’ zegt Shah. ’’En dat enkel op basis van een röntgenscan.’’
Binnen vijf jaar te gebruiken
In experimenten genazen de implantaten defecten in de ruggengraat van ratten even snel als andere bestaande behandelingen.
Ook heeft het team een stuk schedel dat kapot was bij een resusaap, vervangen. Het implantaat was oorspronkelijk te groot, maar de chirurgen konden het op de operatietafel bijsnijden.
De techniek moet nog bij mensen worden uitgeprobeerd. Maar Shah denkt dat chirurgen het materiaal binnen vijf jaar in het ziekenhuis kunnen gaan gebruiken.
Een artikel over het 3D-geprinte materiaal verscheen in Science Translational Medicine, een zusterblad van Science
UMC Utrecht vervangt schedel vrouw door prothese uit 3D-printer
Twee jaar geleden gebruikten Nederlandse chirurgen van het UMC Utrecht al voor het eerst een 3D-geprint bot bij een menselijke transplantatie.
Ze vervingen een deel van de schedel van een 22-jarige vrouw door een schedelprothese van plexiglas. De vorm ervan werd gebaseerd op een driedimensionaal model dat gemaakt was met hulp van CT-scans en vervolgens werd het implantaat geprint met een 3D-pinter.
De 22-jarige vrouw leed aan een ziekte waardoor haar schedelbot steeds dikker werd. Hierdoor kwamen haar hersenen in de verdrukking, waardoor haar gezichtsvermogen achteruit ging. De verwachting was dat andere hersenfuncties op den duur ook steeds minder zouden worden en de vrouw uiteindelijk zou overlijden.
De artsen die de operatie uitvoerden, stelden achteraf dat ze blij zijn met de 3D-printmethode. Omdat ze daarmee veel beter passende implantaten kunnen maken dan met de methode die ze ervoor gebruikten. Daarbij maakten ze tijdens de operatie zelf een schedeldak van een soort cement.
De 22-jarige vrouw die als eerste een plexiglas-schedeldak kreeg, is ondertussen volledig hersteld en weer aan het werk. Ze heeft geen nadelige gevolgen overgehouden aan de operatie en haar gezichtsvermogen is ook helemaal terug.
-
Gezond oud worden met hulp van technologie
Technologische veranderingen gaan razendsnel. Het lijkt pas gisteren dat we op internet reclames zagen voor iets dat internet heette. Zou je je kunnen voorstellen dat je zonder zou leven? Elke dag maken technische innovaties ons leven makkelijker. En sommige nieuwe snufjes kunnen je zelfs helpen om gezonder oud te worden. We geven je 9 tips.
-
Rallyrijden voor een kunstneus die meningokokkeninfecties opspoort
Op de parkeerplaats bij de officiersmess van vliegbasis Volkel staan 86 sportauto’s en oldtimers blinkend in de ochtendzon. Hun eigenaren lopen verlekkerd over het terrein heen en weer om elkaars bolides te bewonderen, van Ferrari, Porsche tot Alfa Romeo. Ondertussen wachten ze op het startschot voor de Jan Lammers Zeldzame Ziektefonds Rally. Deze is bedoeld om onderzoeksgeld op te halen voor een ‘kunstneus’ die meningokokkeninfecties opspoort bij couveusekinderen.
-
Themadagen
Wereldreumadag
Op 12 oktober is het Wereldreumadag (WRD). WRD is een jaarlijks terugkerend wereldwijd initiatief om aandacht te vragen voor mensen met reumatische- en spieraandoeningen (Rheumatic and Muskuloskeletal Diseases).
