Dit nieuwe materiaal kan gebruikt worden om gezichten te reconstrueren

Met de ontdekking van een nieuw soort kunststoflegering lijkt het erop dat dokters het perfecte materiaal hebben gevonden om gezichtsbotten te reconstrueren.

Een onderzoeksteam van Texas A&M University heeft een bio-afbreekbare kunststof ontwikkeld (SMP), die tegelijkertijd de gaten in gezichten kan opvullen en kan dienen als raster waar lichaamseigen cellen in kunnen groeien. Dat betekent dat gezichtsbotten kunnen hergroeien door de kunststof als ondersteuning te gebruiken.

Het team, die de resultaten onlangs in San Francisco presenteerde, maakten de SMP door moleculen van polycaprolactone, of PCL, samen te voegen en vervolgens op te kloppen tot een soort schuim.

PCL, dat al sinds de jaren zeventig in geneeskunde wordt gebruikt, wordt ook onderzocht als manier om medicijnen toe te dienen en om adertransplantaties makkelijker te maken. Het wordt ook gebruikt voor 3D-printen, wat de potentiële toepassingen van SMP nog meer verbreedt – een ander onderzoek gebruikte eerder dit jaar een speciale 3D-printer om "anatomischvormige" botstructuren te printen. En andere kunststoffen worden al gebruikt om missende gedeeltes van menselijke schedels te printen.

Stel je voor dat je stuk gezichtsbot mist dat te groot is voor je lichaam om zelf te herstellen – misschien is er een tumor weggehaald, of door een ongeluk of omdat je geboren bent met een  gespleten gehemelte.

Wat de reden ook is; botten zijn belangrijk voor de structurele integriteit van je gezicht, en de huidige opties om de gaten op te vullen zijn niet bepaald veelbelovend.

Tegenwoordig is de populairste ingreep een autotransplantaat, waarbij dokters een stuk bot ergens uit je lichaam halen en dat gebruiken om het gat op te vullen. Ook zouden ze het gat kunnen dichten met cement.

De eerste optie kan ernstige complicaties veroorzaken op de opgevulde plek, die vaak resulteren in meerdere chirurgische ingrepen. De tweede optie is nog minder aantrekkelijk: het cement kan broos worden als het hard wordt en laat dan geen botten teruggroeien.

Maar de nieuwe kunststof – een poreus, sponsachtig materiaal dat zacht en kneedbaar is bij 60°C – wordt hard zonder broos te worden als het tot lichaamstemperatuur gekoeld wordt.

De poriën die het materiaal achterlaat bij het koelproces zijn belangrijk – ze geven namelijk ruimte voor botproducerende cellen om in te nestelen en te groeien.

Het is daarom logisch dat SMP gebruikt gaat worden om botten te 3D-printen. Bedrijven als Oxford Performance Materials hebben al vormen van kunststof gebruikt om patiënten met missende botten te helpen.

Maar hoewel de OPM-kunststof die in 2013 gebruikt werd ook ruimte gaf voor botcellen om te fuseren met de kunststof, staat SMP meer integratie toe voor integratie met de lichaamseigen cellen. Onderzoekers hebben de SMP ook bedekt met een laagje polydopamine, een stof die het materiaal helpt om aan bestaande botten te hechten en de aanmaak van nieuwe cellen stimuleert.

eEn chirurg kan simpelweg het materiaal verhitten, vormen zodat het perfect past, plaatsen en af laten koelen

In een driedaags experiment kwamen de onderzoekers erachter dat kunststof bedekt met polydopamine en botproducerende cellen vijf keer meer cellen produceren dan zonder de polydopamine-coating.

"Het onderzoek dat we in vitro deden is erg bemoedigend," vertelt onderzoeksleider Melissa Grunlan in een verklaring. De volgende stap is om het materiaal uit te testen op dieren met botafwijkingen in hun hoofd. Daarna hopen de onderzoekers op mensen te kunnen testen.

In plaats van invasieve ingrepen om autotransplantatie uit te voeren, kan een chirurg simpelweg het materiaal verhitten, vormen zodat het perfect past, plaatsen en af laten koelen.

De botcellen van de patiënt zouden dan in de poriën van de kunststof gaan groeien, en omdat het bio-afbreekbaar is, zou de kunststof langzaam verdwijnen om vervangen te worden door nieuw gevormd bot. De nadelen zijn tot nu toe minimaal: het zou drie tot vier jaar kunnen duren voordat het compleet afgebroken is en nieuwe botten achterlaat.

De ontdekking is in potentie een ommekeer voor reconstructieve chirugie. Er hoeven geen botten meer uit heupen gehaald te worden om missende stukken op te vullen, en er hoeven geen gaten met cement gevuld te worden. In plaats daarvan zouden 3D-geprinte kunststoffen de nieuwe standaard kunnen worden om de missende puzzelstukjes op te vullen.