Fracturile pot fi reparate cu un dispozitiv implantat, biodegradabil și bioresorbabil. Animalele au trecut testele

Numeroase teste efectuate în ultimul timp pe șobolani cu un dispozitiv medical implantabil arată cum acesta stimulează vindecarea rapidă a fracturilor, apoi dispare complet.

Osul este un material piezoelectric, ceea ce înseamnă că produce un pic de electricitate atunci când este pus sub tensiune. Aceste impulsuri de electricitate stimulează factori care favorizează creșterea și vindecarea oaselor, motiv pentru care electrostimularea este o terapie eficientă.

Deși există stimulatori externi care creează un câmp electric pentru a accelera vindecarea indirect, soluția ideală este stimularea directă a osului. Plasarea unui dispozitiv în interiorul corpului are însă cerințe unice, printre care și alimentarea acestuia. Cazul ideal este ca dispozitivul să se autoalimenteze, însă acest lucru nu era posibil în trecut.

Pentru a crea un nou dispozitiv de electrostimulare a fracturilor (FED), o echipă de cercetare de la Universitatea Wisconsin-Madison a început cu un nanogenerator triboelectric, un dispozitiv cu film subțire cu suprafețe microstructurate care transformă energia mecanică produsă de mișcări minuscule în energie electrică, scrie doc.ro. 

Cercetătorii au cuplat nanogeneratorul cu o pereche de electrozi pentru a distribui câmpul electric către os. Ei au construit aceste componente ultrasubțiri, biodegradabile și bioresorbabile pe un substrat de acid lactic-co-glicolic, un polimer biocompatibil utilizat în mod obișnuit și aprobat de FDA.

Testele inițiale ale savanților au confirmat că micile mișcări ale dispozitivului au creat într-adevăr o stimulare electrică de aproximativ 4 volți, pe care ar putea să o susțină timp de peste șase săptămâni; ulterior, oamenii de știință au testat dispozitivul pe șobolani.

Fracturile șobolanilor, reparate cu un dispozitiv implantat

Animalele cărora li s-a implantat dispozitivul s-au recuperat complet în urma unei fracturi de tibie în aproximativ șase săptămâni, mult mai repede decât animalele plasate în grupul de control. Densitatea minerală și rezistența la flexiune a oaselor vindecate au ajuns, de asemenea, la același nivel cu oasele sănătoase la animalele care au primit electrostimularea. După tratament, dispozitivele s-au degradat și s-au absorbit în corpurile șobolanilor, fără complicații și fără a fi necesară îndepărtarea lor chirurgicală.

Cercetătorii susțin că este posibil să regleze perioada de existență a stimulatorului în corp – de la câteva săptămâni la câteva luni – prin modificarea proprietăților materialului bioresorbabil care acoperă dispozitivul. Cercerătorii ar dori să mărească dispozitivul de electrostimulare a fracturii, astfel încât să funcționeze și la oameni. Dar pentru aceste dispozitive auto-alimentate, sursa de energie poate fi o problemă.

De obicei, atunci când o persoană are un os rupt, trebuie să-și restricționeze mișcările. Cu alte cuvinte, dacă ar purta un astfel de dispozitiv ar putea să nu producă suficientă energie mecanică pentru a alimenta nanogeneratorul triboelectric. Modul în care se mișcă un șobolan oferă o stimulare constantă pentru dispozitiv, dar pentru o persoană cu un os rupt care nu poate fi mișcat, stimularea adecvată ar fi o problemă.

Cu toate acestea, corpul uman oferă în teorie multe surse de mișcări care ar putea alimenta dispozitivul de electrostimulare a fracturii dacă osul rupt trebuie să rămână imobil. Ar putea fi necesar ca dispozitivul să poată răspunde la alte tipuri de surse mecanice interne, cum ar fi modificările tensiunii arteriale, concluzionează oamenii de știință. Este nevoie, deci, de cercetări aprofundate, pentru a aborda aplicabilitatea utilizării cu succes a acestui dispozitiv și în cazul oamenilor.

Metoda actuală de reparare și vindecare

Când o persoană se confruntă cu o fractură, este important ca osul să se vindece corect în poziția sa inițială. Există mai multe tratamente pentru fracturi, iar cel recomandat de medic se bazează pe mai mulți factori, inclusiv gravitatea rupturii și locul în care s-a produs. În timp ce, în anumite cazuri, osul rupt se poate vindeca prin purtarea gipsului, în alte cazuri poate fi nevoie de tratamente mai invazive, cum ar fi intervențiile chirurgicale.

Operația de reparare a fracturilor osoase poate dura câteva ore, de aceea este posibil ca pacientului să i se facă anestezie generală pentru a adormi în timpul intervenției sau anestezie locală pentru a amorți doar membrul rupt. Chirurgul poate efectua o incizie peste locul fracturii dacă se utilizează o placă și șuruburi sau poate face o incizie la capătul unui os lung și poate așeza o tijă pe partea interioară a osului pentru a stabiliza și repara o fractură.

Osul fracturat este apoi fixat la locul său. Chirurgul poate folosi șuruburi metalice, știfturi, tije sau plăci pentru a fixa osul în poziție, aceste elemente fiind temporare sau permanente. Medicul poate recomanda o grefă osoasă dacă oasele s-au spart în fragmente în timpul rănirii inițiale. Această procedură folosește os dintr-o altă parte a corpului sau de la un donator pentru a înlocui porțiunile de os pierdute.

Vasele de sânge care au fost deteriorate în timpul rănirii vor fi reparate în timpul intervenției chirurgicale. Când osul rupt a fost așezat corect, chirurgul închide rana de incizie cu cusături sau capse și o înfășoară într-un pansament curat și un dispozitiv de protecție.

Procesul de vindecare a osului va dura de obicei șase până la opt săptămâni, dar acest interval de timp poate varia în funcție de tipul și zona fracturii. Imediat după operație, pacientul va fi dus într-o cameră de recuperare, unde i se va monitoriza tensiunea arterială, respirația, ritmul cardiac și temperatura. În funcție de gradul de rănire, de intervenția chirurgicală, și de progresul personal după operație poate fi necesar ca pacientul să rămână în spital peste noapte sau mai multe zile.

Este normal ca după operație să apară dureri și umflături, dar gheața și ridicarea membrului rupt pot ajuta la reducerea inflamației. De asemenea, medicul va prescrie analgezice pentru a ușura disconfortul. Dacă durerea începe să se înrăutățească după câteva zile, în loc să înceapă să dispară, trebuie contactat medicul.

Pacientul se poate aștepta la o anumită amorțeală la locul inciziei, dar dacă apar o umflătură, roşeaţă și un miros urât, va fi contactat medicul. Dacă placa sau șuruburile cauzează disconfort sau iritații ale pielii, medicul poate recomanda îndepărtarea acestora odată ce fractura este vindecată. De asemenea, este posibil ca medicul să indice ședințe de kinetoterapie pentru ca pacientul să-și fortifice mușchii din jurul osului rănit. Acest lucru va ajuta la vindecare și la prevenirea rănirii ulterioare.