NOWOŚĆ!Już dziś zapisz się, aby otrzymywać nasz newsletter! Zapisz się 

Innowacje

Szkło bioaktywne w medycynie

Wydawałoby się, że szkło jako materiał nieorganiczny nie ma już tajemnic. Jednak poza wąskim gronem specjalistów mało kto wie, że istnieją bioaktywne substancje szklane stosowane w leczeniu wielu schorzeń.

Szkło bioaktywne jest wykorzystywane w wielu dziedzinach medycyny, np. w otochirurgii w postaci granulatu jest stosowane do tzw. obliteracji (czyli wypełnienia ubytku) wyrostka sutkowego po operacjach radykalnych, kiedy zostaje usunięta tylna ściana przewodu słuchowego. Dzięki właściwościom wspomagającym odbudowę kości i zapobiegającym zakażeniom wykorzystanie szkła bioaktywnego daje nadzieję pacjentom z nawracającymi stanami zapalnymi uszu po tego typu operacjach na zmniejszenie ubytku kostnego i łatwiejsze leczenie m.in. nawracających wycieków z ucha.

Wcześniej w otochirurgii podejmowano próby stosowania implantów ze szkła bioaktywnego Middle Ear Prothesis (MEP®), które miały zastąpić kosteczki słuchowe ucha środkowego w leczeniu ubytku słuchu typu przewodzeniowego.

O spotkaniu profesora z pułkownikiem

Ceramiczne materiały bioaktywne, do których należy m.in. szkło (ang. bioactive glass, BAG), wiążą się na trwałe z tkankami kostnymi żywego organizmu. Właśnie to zjawisko, nazwane bioaktywnością, odkrył pod koniec lat 60. ubiegłego wieku prof. Larry L Hench, naukowiec z Uniwersytetu Florydy. Poszukiwania materiału w pełni akceptowalnego przez organizm człowieka rozpoczął pod wpływem przypadkowej rozmowy podczas podróży z pułkownikiem powracającym z wojny w Wietnamie, który był świadkiem wielu amputacji kończyn z powodu odrzucenia przez organizm implantów metalowych lub z tworzyw sztucznych. Prof. Hench, badający szkła wykorzystywane potem w elektronice, wyznaczył sobie wówczas wyjątkowo trudne zadanie – postanowił stworzyć materiał, który w ciele człowieka nie wywoła reakcji odrzucenia. Doświadczenie profesora i jego szeroka wiedza na temat właściwości szkieł pozwoliły wysnuć hipotezę, że jeżeli uda się stworzyć taki materiał, na którego powierzchni w środowisku organizmu zacznie wytrącać się substancja jemu „znana”, to nie zostanie on odrzucony jako ciało obce. Jak się okazało, koncepcja Hencha była słuszna, a on sam zapisał się w historii jako twórca pierwszego szkła bioaktywnego (45S5 Bioglass®). To odkrycie, które śmiało można nazwać szklaną rewolucją, utorowało drogę badaniom, dzięki którym od kilkudziesięciu lat w medycynie używana jest ceramika bioaktywna.

Szklana (od)budowa

Obecnie ceramika bioaktywna służy przede wszystkim do naprawy i odbudowy zniszczonych czy uszkodzonych tkanek twardych organizmu, czyli kości. Znajduje zatem zastosowanie w ortopedii – m.in. w operacjach wymiany stawów biodrowych czy kolanowych, w stomatologii – jako implanty zębowe, wypełnienie po ekstrakcjach, a także w różnego rodzaju chorobach przyzębia, w których dochodzi do uszkodzenia tkanki kostnej.

W zetknięciu z żywą tkanką na powierzchni szkła tworzy się warstwa minerału – hydroksyapatytu – który jest związkiem naturalnie występującym w organizmach żywych (m.in. jako składnik kości i zębów), dzięki czemu materiał nie jest odrzucany. Co więcej, do warstwy minerału przyłączają się włókna kolagenowe i połączenie z organizmem zostaje utrwalone. Stosowane są różne formy BAG – najczęściej lite implanty (zastępujące kości) lub proszki, granulaty (przyśpieszające odbudowę kości).

W walce z bakteriami

Niebagatelne znaczenie dla medycyny ma również fakt, że szkła bioaktywne mają właściwości bakteriobójcze i hamujące wzrost patogenów – dotyczy to zarówno bakterii tlenowych, jak i beztlenowych. Silne działanie hamujące rozwój kilkunastu gatunków bakterii beztlenowych, najczęściej spotykanych w praktyce klinicznej, wykazało w badaniach m.in. szkło S53P4, które coraz częściej jest stosowane w medycynie. Choć sam mechanizm działania antybakteryjnego omawianych materiałów nie jest jeszcze dokładnie znany, wstępne doniesienia wskazują, że pokrywanie szkłem bioaktywnym powierzchni wprowadzanych do organizmu implantów, protez itp. może zapobiegać zakażeniom, a dzięki temu przyśpieszać gojenie. Obiecujący jest też fakt, że bakterie tylko w niewielkim stopniu uodparniają się na składniki szkła.

Do rany przyłóż?

Badania nad różnymi rodzajami bioaktywnego szkła, prowadzone nieprzerwanie od momentu opracowania pierwszego BAG przez Hencha, wykazały, że materiał ten może być z powodzeniem stosowany w wielu dziedzinach medycyny do naprawy tkanki kostnej. Prawdziwym wyzwaniem jest obecnie opracowanie takich materiałów na bazie ceramiki bioaktywnej, które służyłyby do regeneracji tkanek miękkich – od zwykłych plastrów z (szklanym) opatrunkiem po leczenie rozległych ran pooperacyjnych czy regenerację konkretnych tkanek, np. serca, przewodu pokarmowego. Jedno jest pewne: szklana rewolucja cały czas trwa – nieustannie tworzone są i badane nowe rodzaje ceramiki bioaktywnej – i przynosi korzyści pacjentom na całym świecie.

O szkle bioaktywnym więcej znajdziecie na stronach:

https://prenumeruj.forumakademickie.pl/fa/2017/03/szklozregeneruje-kosc/

https://ceramics.org/wp-content/uploads/2009/03/hench_bioceramics.pdf

https://www.researchgate.net/publication/272785697_Szkla_bioaktywne_w_inzynierii_tkankowej_Bioactive_glasses_for_tissue_engineering

http://home.agh.edu.pl/~apowroz/psb/abstracts/Nr04.pdf

https://doi.org/10.3390/jfb9010025

https://www.mdpi.com/2079-4983/9/1/25/htm

Powiązane artykuły
Innowacje

Wysokospecjalistyczne operacje ratujące życie i zdrowie w Olsztynie

Aż 30 niezwykle skomplikowanych, wysokospecjalistycznych, ratujących nie tylko zdrowie, ale i życie operacji zaplanowali na ten tydzień nasi specjaliści z Kliniki Chirurgii…
Innowacje

Sztuczna inteligencja pomaga leczyć astmę

Sztuczna inteligencja od lat pomaga m.in. w leczeniu astmy, przewidywaniu zaostrzeń i opracowywaniu terapii. Teraz także urządzenia ją wykorzystujące pojawiają się w…
Innowacje

Podcast: Zdalne monitorowanie w kardiologii

Zapraszamy do wysłuchania kolejnego podcastu. Tym razem prof. Paweł Krzesiński opowiada o zdalnym monitorowaniu parametrów życiowych w kardiologii”. Wykład odbył się w…
Zapisz się, aby otrzymywać nasz newsletter

    Dodaj komentarz

    Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.