Las lesiones traumáticas graves en el cráneo han sido difíciles de curar debido al gran volumen óseo faltante. Por lo general, se utilizan implantes de metal o plástico. Sin embargo, estos implantes pueden tardar mucho tiempo en personalizarse para el ajuste y, a menudo, demoran más detiempo deseado para apoyar la fijación ósea. Esto a menudo puede conducir a múltiples cirugías de revisión si el defecto no se cura adecuadamente. Además, el tejido que se encuentra junto al implante puede sanar de manera inadecuada. Para el tratamiento efectivo de estos defectos y lesiones, es necesario reducirel tiempo y mejorar la precisión de los sustitutos del andamio óseo implantable. Además, la microarquitectura y la química de los materiales del andamio deben mejorar la regeneración y el crecimiento del tejido para acelerar el proceso de curación.
"Nuestro objetivo es curar el defecto o el sitio de la fractura rápidamente, como si nada hubiera pasado", dijo el Dr. Varanasi. "Queremos desarrollar estos métodos y materiales para que algún día podamos tratar ciertos tipos de defectos óseos como si fueranempastes dentales. Principalmente, estos se convierten en procedimientos ambulatorios en los que el paciente se va a su casa a sanar con el apoyo de sus seres queridos y con gastos médicos reducidos debido a estadías prolongadas en el hospital ".
La eficacia de los sustitutos del andamio óseo está limitada por la tasa de formación ósea, la falta de coincidencia del defecto del andamio y el desplazamiento del andamio durante la implantación. Sin embargo, la impresión 3D aditiva in situ puede superar estas limitaciones al imprimir andamios que se ajusten a las dimensiones del defectositio.
"En nuestro laboratorio", dijo el Dr. Varanasi, "probamos varios andamios 3D basados en nanobiosilica con propiedades de impresión 3D adecuadas para mejorar potencialmente la implantabilidad y la capacidad de curación ósea rápida. Presumimos que estos andamios formaron la porosidad y la química previstas para el hueso ycuración vascular ". Su laboratorio usó un modelo de cultivo de células del periostio humano y un modelo animal con defectos craneales de rata para ilustrar la eficacia de este andamio y el método de impresión 3D en vivo para una posible traducción clínica.
El armazón de biopolímero de biosilicato se preparó mezclando laponita Lp con gelatina metacrilada MAG. Se usó sacarosa para aumentar la viscosidad y reducir la gelificación de la tinta de impresión. IRGACURE 2529 se usó como agente de reticulación. Durante la impresión, la reticulación se realizóiniciado por luz UV en la punta de la boquilla de la impresora y los andamios se imprimieron en 3D in situ directamente en defectos óseos de calvaria usando una concentración variada de laponita para determinar la densidad ósea y la estructura química óptimas.
Los andamios se fabricaron en un diseño de malla con dimensiones que coinciden con las de los defectos formados y después de cuatro semanas, se extrajeron muestras de hueso craneal. La evaluación por micro-CT mostró que casi el 55% del defecto óseo se curó después de cuatro semanas para una Lp más altaAndamios ricos en MAG versus andamios MAG inferiores que contienen Lp. Los defectos de control vacíos solo tenían el 11% del defecto lleno de hueso después de cuatro semanas. La tinción histológica mostró que los andamios reclutaron células en su estructura para regenerar las capas intra óseas necesarias para iniciarel proceso de curación
Los resultados mostraron que la impresión 3D in situ de los andamios de regeneración ósea mejoró la entrega de dispositivos biomédicos regenerativos y reconstructivos para la curación adecuada y rápida de fracturas óseas. El método permite la absorción de sangre y factores de crecimiento en el andamio comose está construyendo dentro del defecto. Esto proporciona una ventaja porque las células del hematoma inicial se incorporan a la estructura del andamio, lo que le da al operador flexibilidad para usar el andamio impreso como un soporte estructural que estimula la curación ", dijo el Dr.Varanasi.
El Dr. Varanasi acredita el progreso realizado en este trabajo por el equipo de investigación, incluidos los aprendices Taha Azimaie, Azhar Ilyas, Tugba Cebe, Neelam Ahuja, Ritesh Bhattacharjee y Felipe Monte, así como una estrecha colaboración con los doctores Philip Kramer y Likith Reddy TexasA&M University y los doctores Marco Brotto y Pranesh Aswath Universidad de Texas en Arlington. Jim Havelka se ha desempeñado como mentor de negocios senior. "Este proyecto no habría avanzado mucho sin sus esfuerzos. Tuve la suerte de tenerestos miembros del equipo para ayudar a desarrollar este trabajo ", dijo el Dr. Varanasi.
El Dr. Varanasi ahora continuará este trabajo pionero como parte del Grupo de Músculo Óseo en la Universidad de Texas en Arlington College of Nursing and Health Innovation, y, en colaboración con la Universidad de Texas en Arlington College of Engineering, TexasFacultad de Ingeniería de la Universidad de A&M y Facultad de Odontología. El Dr. Varanasi está en marcha para identificar la comercialización y el desarrollo científico para ayudar a llevar esta tecnología emergente a los pacientes en la clínica.
Este es un resumen de la sesión oral # 0057 titulada "Impresión 3D en vivo de andamios osteogénicos en defectos óseos" presentada por Venu G. Varanasi el miércoles 21 de marzo de 2018 en Fort Lauderdale, FL, EE. UU. El apoyo para este proyecto ha sidootorgado por varias fuentes, incluyendo la Universidad de Texas A&M, la Universidad de Texas en Arlington y los Institutos Nacionales de Salud Instituto Nacional de Investigación Dental y Craneofacial Número de beca 1R03DE023872, y la Fundación Nacional de Ciencias NSF I-Corps ™ número de beca 1805358.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Asociaciones internacionales y americanas para la investigación dental . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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