Snažíme se co nejvíc prodloužit životnost implantátů, vysvětluje bioložka

12. leden 2018
Část lebky nahradili lékaři titanovým implantátem

Tkáňové inženýrství je mladý obor na pomezí medicíny, biologie a techniky. Pomáhá připravovat biologicky optimální náhrady tkání i orgánů. Bioložka Marta Vandrovcová z Fyziologického ústavu Akademie věd ČR popsala v Magazínu Leonardo, jak takové testování nových materiálů pro kostní implantáty probíhá.

„Lidský organismus je pro kov poměrně agresivní prostředí. Jde vlastně o koncentrovaný solný roztok, který může působit korozitvorně a způsobovat následné komplikace. Porušením povrchu implantátu se mohou začít uvolňovat různé ionty, které pak mohou negativně ovlivnit celý organismus.“

Samotné hledání těch nejodolnějších materiálů je ale v rukou materiálových inženýrů, chemiků a fyziků. „Ti vědí, které slitiny mají potenciál, případně jak je vylepšit, a na našem oddělení už je samotné testování těchto nových materiálů i jejich povrchových úprav.“

„Mezi dnes nejčastěji užívané materiály pro výrobu implantátů jsou koroziodolné oceli nebo titanové slitiny, tedy titan-hlínik-vanad nebo chromkobaltové slitiny,“ upřesnila bioložka.


„Náhrady se snaží co nejvíce přiblížit tomu nejdokonalejšímu materiálu, kterým je lidská kost. Vyvíjejí se tak, aby měly podobný povrch a mechanické vlastnosti jako hustota, pružnost, ohebnost a další.“

Nerezová ocel se stále používá, ale její mechanické vlastnosti jsou v porovnání s kostí horší. „Je méně pružná, má velkou hustotu, takže je i těžká. Navíc může docházet k různým formám koroze a uvolňování malých částeček, které mohou aktivovat imunitní odpověď pacienta, včetně vyvolání zánětu.“

„Titan-hliník-vanad má vlastnosti příznivější, ale zase se z něj může uvolňovat vanad, který je považován za toxický nebo hliník, který je podezřelý ze spouštění Alzheimerovy choroby.“

Vzorky materiálů, se kterými laboratoř pracuje, jsou ve formě malých disků nebo plíšků. „Tyto vložíme do kultivačních nádob, což jsou praktičtější Petriho misky a na ně nasadíme buňky, které buď izolujeme od dárců nebo je máme komerčně zakoupené.“

„Následně sledujeme chování buněk na materiálu, tedy jak se buňky množí, jestli jsou dobře rozprostřené, jestli produkují typické proteiny nebo jestli dokážou do svého okolí zabudovávat vápník.“

Takový pokus může být krátkodobý a trvat týden nebo dva, nebo dlouhodobý. „To nám slouží k tomu, abychom si udělali obrázek, jestli je nový materiál lepší.“


„Pokud se do slitiny přidá pro organismus nepříznivá látka, tak je velmi důležité zaručit, aby se látka z implantátu neuvolňovala... Snažíme se, aby životnost implantátu byla co nejvíce prodloužena. Teď je zhruba 15 let.“

„To poznáme třeba tak, že se buňky dobře dělí, mají správný tvar, že spolu komunikují a mají různé výběžky. Pokud se ale buňce na materiálu nelíbí, tak je kulatá, nekomunikuje a je odsouzena k sebevraždě. Zatímco když je dobře rozprostřena, tak je to indikátor pro nás, že ten materiál je dobrý.“

A co se děje poté, co vědci posoudí vztah materiálu a buněčných vzorků? „Výsledky zpracujeme a sepíšeme do odborné publikace, kterou zasíláme do mezinárodních odborných časopisů. Recenzní řízení i odborná komise schválí, že je pokus dobře navržen a článek splňuje všechny náležitosti.“

„Zabýváme se základním výzkumem, takže naším produktem není implantát, ale publikovaná informace o možném zlepšení. Aby se tato rozšířila mezi odbornou veřejnost, tak ji publikujeme. Týmy, které se věnují aplikovanému výzkumu mohou naše poznatky využít a dostat se třeba až ke klinickým testům“ shrnula Marta Vandrovcová.

  • Věda
  • implantáty
  • tkáňové inženýrství