Geen metalen plaat meer nodig: chirurgen printen implantaten straks rechtstreeks op je bot tijdens de operatie

Een chirurg kan in de toekomst precies op maat, rechtstreeks op je bot een implantaat printen tijdens de operatie. Dat maakt traditionele implantaten, zoals metalen platen, misschien overbodig.

Bij ernstige breuken of botverlies door bijvoorbeeld kanker, grijpen chirurgen nu vaak naar transplantaties uit het eigen lichaam, donorweefsel of kunstmatige implantaten. Maar deze opties passen zelden perfect. Elk botdefect is namelijk uniek, en een slecht passend implantaat kan losraken of leiden tot complicaties zoals infecties.

Lijmpistool voor je botten
Onderzoekers aan het Massachusetts Institute of Technology
(MIT) hebben daarom een apparaat uitgevonden dat lijkt op een lijmpistool. Het kan materiaal rechtstreeks op een bot spuiten. Bij proeven met konijnen bleek deze techniek beter te werken dan bestaande methodes.

Het gaat hier niet zomaar om 3D-printen. Vandaag de dag worden al implantaten op maat gemaakt met 3D-printtechnieken. Dat kost echter veel tijd en geld. Eerst moet het defect worden gescand, dan moet een computer het implantaat ontwerpen, en vervolgens moet het worden geprint in een speciale machine. Dat proces kan dagen tot weken duren.

Het nieuwe apparaat lost dit probleem op door ter plekke te printen. Het werkt als een aangepast lijmpistool dat een speciale ‘lijm’ van biologische materialen gebruikt. De chirurg kan het materiaal direct in de juiste vorm in het botdefect spuiten.

Elk implantaat is uniek
Het apparaat werkt bij 80 graden Celsius. Dat is heet genoeg om het materiaal vloeibaar te maken, maar koel genoeg om het omliggende weefsel niet te beschadigen. Het materiaal wordt binnen een minuut hard en krijgt de exacte vorm die nodig is. Het grote voordeel is dat chirurgen het implantaat op deze manier kunnen aanpassen aan de precieze vorm van het defect terwijl de patiënt op de operatietafel ligt.

De materiaalmix bestaat uit twee hoofdbestanddelen: polycaprolacton (een biologisch afbreekbaar plastic voor stevigheid en flexibiliteit) en hydroxyapatiet (het mineraal dat natuurlijk bot hard maakt). Door de verhouding aan te passen, wordt het implantaat harder of zachter, afgestemd op de plek in het lichaam; een been vraagt bijvoorbeeld meer kracht dan een rib. Slim extraatje: het implantaat kan zelfs antibiotica bevatten die langzaam vrijkomen om infecties te voorkomen.

Dit implantaat is niet permanent. Het fungeert als tijdelijke steiger: het ondersteunt het lichaam terwijl nieuw bot wordt aangemaakt. Het plastic lost geleidelijk op, en het mineraal stimuleert botcellen om echt bot te vormen.

Veelbelovende testresultaten
De onderzoekers hebben hun apparaat getest bij konijnen met ernstige botdefecten in het dijbeen. Na drie maanden vergeleken ze de resultaten met een controlegroep die behandeld werd met commercieel botcement. Dat is de huidige standaardbehandeling.

De konijnen die het nieuwe implantaat hadden gekregen, hadden een betere genezing. Er groeide meer nieuw bot, en dat bot was steviger en gezonder dan in de controlegroep. Scans lieten zien dat het nieuwe bot een meer natuurlijke structuur had. Bovendien zagen de onderzoekers geen tekenen van infecties of andere complicaties bij de dieren die waren behandeld met het printbare implantaat.

Nog niet klaar voor mensen
Hoewel de resultaten veelbelovend zijn, is de techniek nog niet klaar voor gebruik bij mensen. De onderzoekers moeten eerst in detail de veiligheid van de implantaten testen. Ook moet de methode nog worden verfijnd. Het team wil daarnaast testen of ze het materiaal poreuzer kunnen maken, zodat voedingsstoffen en zuurstof beter door het implantaat kunnen stromen. Dit zou de genezing verder kunnen verbeteren.

Als alles goed gaat, verwachten de onderzoekers dat de techniek in de nabije toekomst beschikbaar kan zijn voor patiënten met complexe botdefecten. Het onderzoek werd gepubliceerd in het vakblad Device.