Kada osoba ima slomljenu kost, liječenje zahtijeva od hirurga da ubaci šrafove i ploče kako bi se spojili slomljeni dijelovi i omogućilo zacjeljivanje frakture. Ovi "uređaji za fiksiranje" su obično napravljeni od metalnih legura.
Ali metalni uređaji mogu imati nedostatke: Budući da su kruti i nepopustljivi, mogu uzrokovati stres na kosti ispod. Oni također predstavljaju povećan rizik od infekcije i slabog zacjeljivanja rana. U nekim slučajevima, metalni implantati se moraju ukloniti nakon zarastanja frakture, što zahtijeva drugu operaciju. Resorbirajući uređaji za fiksaciju, napravljeni od sintetičkih polimera, izbjegavaju neke od ovih problema, ali mogu predstavljati rizik od upalnih reakcija i teško ih je implantirati.
Sada, koristeći čist protein svile dobijen iz čahura svilene bube, tim istraživača sa Fakulteta inženjeringa Univerziteta Tufts i medicinskog centra Beth Israel Deaconess (BIDMC) razvio je hirurške ploče i zavrtnje koji ne samo da mogu ponuditi poboljšano remodeliranje kostiju nakon ozljedu, ali što je važno, tijelo može apsorbirati tokom vremena, eliminirajući potrebu za hirurškim uklanjanjem uređaja.
Nalazi, demonstrirani in vitro i na modelu glodara, opisani su u izdanju Nature Communications od 4. marta.
"Za razliku od metala, sastav proteina svile može biti sličan sastavu kosti", kaže ko-stariji autor Samuel Lin, MD, s Odsjeka za plastičnu i rekonstruktivnu hirurgiju na BIDMC-u i vanredni profesor hirurgije na Harvard Medical Škola."Materijali od svile su izuzetno robusni. Održavaju strukturnu stabilnost na veoma visokim temperaturama i izdržavaju druge ekstremne uslove i mogu se lako sterilisati."
Sa Linom su sarađivali ko-senior autor i Tufts predsjedavajući biomedicinskog inženjeringa David Kaplan, dr David Kaplan, lider u upotrebi svile za biomedicinske primjene i tim biomedicinskih i mašinskih inženjera.
"Jedna od drugih velikih prednosti svile je da može stabilizirati i isporučiti bioaktivne komponente, tako da ploče i vijci napravljeni od svile zapravo mogu isporučiti antibiotike za sprječavanje infekcije, lijekove za poboljšanje ponovnog rasta kostiju i druge terapeutike za podršku izlječenje, " kaže Kaplan.
Kaplan i njegov tim su prethodno razvili sunđere, vlakna i pjene na bazi svile za upotrebu u operacijskoj sali iu kliničkim okruženjima. Ali do sada, svila nije korišćena u razvoju čvrstog medicinskog uređaja za fiksaciju preloma.
Istraživači iz Tuftsa koristili su protein svile dobijen iz čahura svilene bube Bombyx mori (B. mori) za formiranje hirurških ploča i vijaka. Proizveden iz žlijezda svilene bube, protein svile je složen na složene načine koji mu daju jedinstvena svojstva izuzetne snage i svestranosti.
Da bi testirali nove uređaje, istraživači su implantirali ukupno 28 šrafova na bazi svile u šest laboratorijskih pacova. Umetanje šrafova bilo je jednostavno i procene su zatim sprovedene četiri nedelje i osam nedelja, nakon implantacije.
"Nijedan šraf nije otkazao tokom implantacije," kaže Kaplan, objašnjavajući da zbog toga što svila sporo bubri, novi uređaji su zadržali svoj mehanički integritet čak i kada dođu u kontakt sa tečnostima i okolnim tkivom tokom operacije. Rezultati sugeriraju da upotreba svilenih ploča i šrafova može poštedjeti pacijente komplikacija koje se mogu razviti kada metalni ili sintetički polimerni uređaji dođu u kontakt s tekućinom.
"Imati resorbirajući, dugotrajni sistem ploča i vijaka ima potencijalno velike primjene", kaže Lin. Iako je početni cilj korištenje šrafova na bazi svile za liječenje ozljeda lica, koje se javljaju u stopi od nekoliko stotina hiljada svake godine, uređaji imaju potencijal za liječenje niza različitih tipova fraktura kostiju.
"Budući da su svileni šrafovi inherentno radiolucentni [ne vidi se na rendgenskom snimku], hirurgu bi moglo biti lakše da vidi kako fraktura napreduje tokom postoperativnog perioda, bez smetnji metalnih uređaja, " dodaje Lin. "I imati efikasan sistem u kojem se šrafovi i ploče 'otope' nakon što prijelom zacijeli može biti od ogromne koristi. Izuzetno smo uzbuđeni što ćemo nastaviti ovaj rad na većim životinjskim modelima i na kraju u kliničkim ispitivanjima na ljudima."
