Uutta tietoa polymeereista valmistetuista luuimplanteista (Väitös: DDS Julia Kulkova, 20.2.2015, ortopedia ja traumatologia)
DDS Julia Kulkovan osoittaa väitöstutkimuksessaan, että polymeereistä valmistetun luuimplantin hopeapinnoitus estää bakteerien kasvun. Tutkimuksessa havaittiin myös, että implanteista vapautuva lääkeaine ei edistänyt tavoiteltua uuden luun kasvamista.
Turun yliopiston tiedote 13.2.2015
Useissa kirurgisissa toimenpiteissä, biohajoavista tai biostabiileista polymeereistä valmistetut implantit ovat vaihtoehtoja perinteisille metallisille implanteille. Esimerkkejä ovat tähystyskirurgiassa käytössä olevat biohajoavat ommelankkurit sekä biostabiilit implantit, joita käytetään kalloluun korjauksessa.
Lyhytaikaisissa kliinisissä sovelluksissa biohajoavien implanttien etu verrattuna perinteisiin metallisiin implantteihin, on se, että implanttien kirurgista poistamista ei tarvita.
Biostabiileista kuitulujitteisista polymeereistä voidaan valmistaa kuormaakantavia implantteja, joiden mekaaniset ominaisuudet on säädelty luun kanssa samankaltaisiksi, jotta implanttia ympäröivän luun alikuormitus voitaisiin välttää.
– Polymeereistä valmistettuihin implantteihin liittyy kuitenkin ratkaisemattomia ongelmia, esimerkiksi riittämätön osteokonduktiivisuus, eli kyky muodostaa uudisluuta, ja stafylokokki-infektioriski, Kulkova kertoo.
Staphylococcus aureus ja Staphylococcus epidermidis ovat tyypillisiä patogeenejä, jotka aiheuttavat implantteihin liittyviä infektoitumisia. Nämä patogeenit kolonisoivat implantin pintaa ja muodostavat itseään suojelevan kalvon, eli biofilmin. Infektiota on vaikea diagnosoida tai hoitaa.
Hopeapartikkeleita sisältävä pinnoite estää bakteerien kasvun implanttien pinnalla
Väitöskirjassa tutkittiin biomateriaaliperäisten infektioiden diagnosointiin ja ennaltaehkäisyyn liittyviä asioita. Tutkimuksessa kehitettiin menetelmä, jonka avulla voidaan samanaikaisesti seurata biofilmin ja hydroksiapatiitin muodostumista biostabiilin bisfenoli-A-glysidyylidimetakrylaatin, trietyleeniglykolidimetakrylaatin (BisGMA-TEGDMA) ja bioaktiivisen lasin seoksesta valmistetun yhdistelmämateriaalin pinnalla laboratorio-olosuhteissa.
Lisäksi tutkimuksen toisessa osatyössä todettiin että positroniemissiotomografian uusi kuvausmerkkiaine pystyy tunnistamaan stafylokokkien (S. epidermidis ja S. aureus -kannat) aiheuttamat implantti-infektiot.
– Prekliinisissä tutkimuksissa osoitettiin, että nanokoon hopeapartikkeleita sisältävä laktoosi-modifioitu kitosaani (Chitlac) -pinnoite estää bakteerien kasvun (S. aureus ja P. aeruginosa -kannat) BisGMA-TEGDMA:sta valmistetun implantin pinnalla, Kulkova kertoo.
Anabolinen lääkeaine ei saanut uutta luuta kasvamaan
Kulkova selvitti väitöskirjatutkimuksessaan uudenlaisia multifunktionaalisia biohajoavia tai biostabiileja polymeereja vaihtoehtoina perinteisille metallisille implanteille.
Tavoitteena oli parantaa implanttien osteokonduktiivisuutta sekä samalla alentaa implanttipintojen infektioalttiutta. Uusia luuston biomateriaaleja tutkittiin laboratorio-olosuhteissa ja testattiin prekliinisissä kokeissa.
Implanttien osteokonduktiivisuutta pyrittiin parantamaan seostamalla β-trikalsiumfosfaatin (β-TCP) partikkeleita biohajoavan polylaktidiglysidyyliin. Tutkimuksissa todettiin, että β-TCP -partikkeleiden koko ei vaikuttanut implantin kiinnittymiseen luuhun.
– Lisäksi, vastoin odotuksia, biohajoavan polylaktidikaprolaktonin (PLCL) seospolymeerimatriisista valmistetusta implantista vapautuva anabolinen lääkeaine (selektiivinen androgeenimodulaattori, SARM) ei edistänyt paikallista uudisluun muodostumista, Kulkova sanoo.
***
Perjantaina 20. helmikuuta 2015 kello 12 esitetään Turun yliopistossa (Dentalia, Arje Scheinin -sali, Lemminkäisenkatu 2, Turku) julkisesti tarkastettavaksi DDS Julia Kulkovan väitöskirja ”Experimental Studies on Composite Bone Implants with a Special Reference to Staphylococcal Biofilm Infections” (Polymeereistä valmistetut kokeelliset luuimplantit ja niiden infektioita estävä pinnoitus). Virallisena vastaväittäjänä toimii professori Heimo Ylänen Tampereen teknillisestä yliopistosta ja kustoksena professori Hannu T. Aro Turun yliopistosta.
DDS Julia Kulkova on syntynyt 1982 Leningradissa ja kirjoittanut ylioppilaaksi Pietarissa vuonna 1999. Hammaslääkäriksi Kulkova valmistui 2004 Pietarissa (Pavlov State Medical University). Väitös kuuluu ortopedian ja traumatologian alaan.
Väitöskirjan myynti: Turun yliopiston verkkokauppa UTUshop, https://utushop.utu.fi/c/2-annales-universitatis-turkuensis/