PDF Basket
Implanty są powszechnie stosowane w chirurgii ortopedycznej, szczękowo-twarzowej oraz jamy ustnej i są zazwyczaj wykonane ze stopów metali. Implantacja polega zazwyczaj na wywierceniu otworu w kości przed włożeniem do środka implantu, który w początkowej fazie nie przemieszcza się dzięki naprężeniom. Aby dalszy proces przebiegał pomyślnie, kość wokół implantu musi się zagoić tak, aby utrzymał się on na swoim miejscu.
„O ile wszystko pójdzie dobrze, implant pozostanie na miejscu przez bardzo długi czas, prawdopodobnie na zawsze”, wyjaśnia Guillaume Haiat, dyrektor Narodowego Centrum Badań Naukowych (CNRS) i koordynator projektu BoneImplant. „Jeśli nie, to zaczyna się błędne koło – nieprawidłowe gojenie sprawia, że w punkcie styku kości i implantu występują mikroprzesunięcia”, dodaje badacz. Przesunięcia uniemożliwiają gojenie i sprawia, że implant nie spełnia swojej roli.
Haiat przewodził konsorcjum badaczy, którzy opracowali innowacyjne metody oceny ilościowej w celu monitorowania skuteczności wszczepienia implantów w ramach projektu BoneImplant, który był finansowany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERBN). Badania zostały zaprojektowane tak, aby miały rzeczywisty wpływ na pacjentów, a wyniki projektu bezpośrednio doprowadziły do powstania dwóch start-upów biomedycznych.
Modelowanie, operacje i ocena ilościowa
Na początku zespół stworzył złożone modele implantów wykorzystując szereg technik modelowania komputerowego. Zbadano dynamikę płynów w nanoskopowych zagłębieniach, maleńkich otworach w kości, które odgrywają zasadniczą rolę w procesie przebudowy, czyli gojenia się kości.
„Dokładny mechanizm przebudowy nie jest znany, ale wiemy, że ma związek z przepływem płynów do zagłębień, w odpowiedzi na to układ reaguje na naprężenia związane z implantem”, dodaje Haiat.
Projekt miał wykraczać poza osiągnięcia czysto naukowe i mieć znaczenie praktyczne, dlatego badacze wykorzystali również chirurgię eksperymentalną, dzięki której możliwe było bezpośrednie monitorowanie implantów. W operacjach tych wykorzystano nowy rodzaj implantu o kształcie monety, który został zaprojektowany specjalnie do tych badań.
„Opracowaliśmy znormalizowane procedury wykonywania pomiarów w stosunkowo prosty i powtarzalny sposób, co jest niezwykle ważne, jeśli naszym celem jest zrozumienie przebiegu procesów”, podkreśla Haiat.
W trzeciej części projektu skupiono się na opracowaniu multimodalnych, eksperymentalnych technik pomiarowych w celu przeprowadzenia oceny ilościowej i wyodrębnienia danych dotyczących nowo wszczepionych implantów. Należały do nich mikrotomografia neutronowa, spektroskopia Ramana oraz innowacyjne rozwiązanie opracowane w projekcie BoneImplant: „Jako pierwsi wykorzystaliśmy ultradźwięki do przyjrzenia się wszczepionym implantom kostnym”, dodaje Haiat.
Powstanie nowych start-upów
„W tym projekcie wykraczamy poza podstawową naukę i koncentrujemy się na pacjencie”, mówi Haiat. „Oznacza to, że otwieramy firmy i tworzymy urządzenia medyczne, by faktycznie poprawić dobrostan pacjentów i zapewniać spersonalizowaną opiekę zdrowotną”.
W efekcie w wyniku projektu powstały dwa start-upy. Pracownicy działającego już od kilku lat start-upu WaveImplant opracowali urządzenie medyczne, które wykorzystuje ultradźwięki w celu ilościowego pomiaru stabilności implantów stomatologicznych. System ma wspierać decyzje chirurgów dotyczące dostosowania przeprowadzanych zabiegów. Badania kliniczne z udziałem ludzi zostały zaplanowane na przyszły rok.
Młodsza firma, ImpacTell, powstała w listopadzie 2022 roku. Ten start-up wykorzystuje opracowane w ramach projektu innowacyjne metody akustyczne do pomiaru stabilności implantów biodrowych. Podczas wszczepiania implantów chirurdzy oceniają czy implant jest stabilny na podstawie specyficznych odgłosów. Kierują się także głównie własną propriocepcją. „Urządzenie, które opracowujemy, pomaga określić te odczucia ilościowo”, mówi koordynator. Rozpoczęcie badań klinicznych planowane jest na 2025 rok.
Inspirująca współpraca międzynarodowa
BoneImplant był międzynarodowym projektem, w którym udział wzięli naukowcy z wielu krajów, w tym z Korei i Francji. ERBN pomogła w zatrudnieniu pracownika ze stopniem doktora z Korei Południowej w laboratorium, którym kierował Haiat, dzięki czemu został zrealizowany kolejny projekt finansowany wspólnie przez rządy Francji i Korei.
Dzięki wsparciu UE i sukcesowi projektu Haiat kieruje obecnie francusko-kanadyjskim laboratorium, w którym ponad 50 naukowców pracuje nad rozwojem projektu BoneImplant. „To stało się możliwe dzięki ERBN i sukcesom w Europie”, podsumowuje Haiat.