Vai nākotnē kaulus drukās ar printeri?
6. februārī Latvijas Zinātņu akadēmijā (LZA) norisinājās 2019. gada nozīmīgāko sasniegumu zinātnē autoru apbalvošanas ceremonija. Starp izcilākajiem ir arī RSU pētnieki, kas saņēma atzinību par inovatīvu kaulu aizvietošanas materiālu izpēti un ieviešanu mutes, sejas un žokļu ķirurģijā.
2020. gada 6. februārī Latvijas Zinātņu akadēmijā (LZA) balvas saņemšanas brīdī. No kreisās: LZA prezidents prof. Ojārs Spārītis, RSU docents Ingus Skadiņš un LZA īstenais loceklis prof. Ivars Kalviņš
Pētījuma autori ir RSU profesori Andrejs Skaģers, Māra Pilmane un Juta Kroiča, asoc. prof. Ģirts Šalms, docenti Ingus Skadiņš un Ilze Šalma, kā arī RTU profesori Jānis Ločs un Līga Bērziņa-Cimdiņa, asoc. prof. Dagnija Loča, kā arī Vita Zālīte. Par to, kas līdz šim sasniegts biomateriālu izmantošanā zobārstniecībā, un nākotnes plāniem, intervijā stāsta RSU Mutes, sejas un žokļu ķirurģijas katedras docente Ilze Šalma, kura ir viena no minētā pētījuma autorēm.
"Pētījums nav nogrieznis ar konkrētu sākuma un beigu punktu, jo tas arvien turpinās jaunākā un, iespējams, augstākā pakāpē," saka docente. To apliecina tas, ka RSU Stomatoloģijas institūts būs viens no apjomīgā Baltijas Biomateriālu ekselences centra projekta dalībniekiem, kurā strādās un sadarbosies Rīgas Tehniskās universitātes (RTU), Latvijas Organiskās sintēzes institūta, RSU, Šveices AO Research Institute Davos un Vācijas Fridriha-Aleksandra Erlangenas-Nirnbergas universitātes pētnieki.
Kāds ir RSU Stomatoloģijas institūta dalības mērķis apjomīgajā biomateriālu attīstības projektā, kas tiks īstenots ar Latvijas valdības un ES atbalstu?
Institūta mērķis ir vairāk izpētīt un attīstīt 3D plānošanu sejas un žokļu ķirurģijā, kam seko vajadzīgās detaļas izdrukāšana ar īpašu 3D printeri no ķirurģijā izmantojamiem materiāliem.
RSU Zobārstniecības fakultātes Mutes, sejas un žokļu ķirurģijas katedras docente Ilze Šalma (kreisajā pusē)
Ja pacientam ir kaulu defekts pēc traumas vai cita iemesla dēļ, izveidot ideāli atbilstošu implantējamu keramikas detaļu, balstoties uz līdzšinējo tehnoloģiju, nav viegli. Izanalizējot pacienta kompjūtertomogrāfijas attēlus, var ar īpašām programmām datorā modelēt, kādai ir jābūt implanta materiāla formai. Tad programmatūra dod uzdevumu printerim, un detaļa tiek izdrukāta no nepieciešamā un ievietojamā materiāla.
Viens no svarīgākajiem jautājumiem ir, kas ir 3D printera "tinte" – materiāls, kas tiek izmantots drukas procesā. To var darīt no īpašiem polimēru materiāliem. Lielais uzdevums ir apgūt tādu keramikas materiālu 3D drukāšanu, kurā keramikas granulas sākumā ir tādā kā šķidras masas stāvoklī, pēc drukas detaļas būs jāliek krāsnī, līdzīgi kā podnieks karsē savu vāzi, un šīs manipulācijas rezultātā detaļa sacietē. Materiālus, no kā gatavot implantus, gatavos RTU sadarbības partneri.
Cik attīstīta un izplatīta pašlaik ir mākslīgo materiālu izmantošana mutes, sejas un žokļu ķirurģijā?
Runājot par biomateriāliem, kas tiek sintezēti Rīgā, jāpiemin kaulaudu aizvietojošie materiāli, kas pamatā ir kalcija fosfāta keramikas granulas. Tās atgādina parupjus cukura graudus, kuri tiek izmantoti kaulaudu defektu novēršanā vai kaulaudu apjoma palielināšanai. Piemēram, pacients vairs negrib izņemamu zobu protēzi, bet zobu implantus, tomēr gadu laikā kauls ir samazinājies apjomā, jo zobs jau sen ir izrauts. Skrūvi, kas nepieciešama implanta nostiprināšanai, nevar ieskrūvēt, ja sieniņa ir ļoti plāna, tādēļ ir nepieciešami materiāli, lai kaulu pieaudzētu apjomā. Kalcija fosfāta keramikas granulas tiek izmantotas tāpēc, ka keramika pēc materiāla īpatnībām ir ļoti līdzīga kaulaudiem. Granulas saaug ar kaulu, kaulaudi ieaug starp granulām.
Populācija noveco, bet prasības dzīves kvalitātei pieaug. Vecāka gadagājuma pacienti dzīvo aktīvu dzīvi un negrib izņemamas protēzes. Pašlaik pētnieki gan Latvijā, gan citās Eiropas valstīs cenšas piešķirt granulām papildu uzdevumus, piemēram, pretiekaisuma īpašības.
Mūsdienās kalcija fosfāta keramikas granulas izmanto ne tikai zobārstniecībā, bet arī, piemēram, traumatoloģijā un ortopēdijā. Iespēja ar 3D printeri izdrukāt no ķirurģijā izmantojama materiāla nepieciešamo implantējamo kaula daļu būs nozīmīgs izrāviens pacientu ārstniecībā un dzīves kvalitātes uzlabošanā.
