Luunsiirtoja tarvitaan maailmassa valtavasti. Kyseessä on maailman toiseksi yleisin kudossiirtotoimenpide, ja luunsiirtoleikkauksia tehdään vuosittain yli kaksi miljoonaa.

Nykyisissä hoidoissa käytetään usein potilaan omaa luuta tai luovuttajalta saatua luuta. Siinä on kuitenkin ongelmansa.

Luuta ei ole aina riittävästi saatavilla, ja hoito voi vaatia lisäleikkauksia. Toipuminen voi olla pitkä, ja mukana on myös komplikaatioiden riski.

Tampereen yliopistossa on nyt kehitetty uudenlainen 3D-tulostettu keraaminen implanttimateriaali, joka jäljittelee ihmisen omaa luuta erittäin tarkasti.

Mistä on kyse

Yksinkertaisesti sanottuna kyse on rakenteesta, joka voidaan asettaa luuvaurion kohtaan. Tarkoitus ei ole vain paikata vauriota, vaan auttaa kehoa rakentamaan uutta luuta itse.

Tampereen yliopiston mukaan materiaalin on kehittänyt tutkijatohtori Antonia Ressler. Luuta jäljittelevä tukirakenne on tehty hydroksiapatiitista. Se on samaa ainetta, josta myös luonnollisen luun mineraalirakenne koostuu.

– Kun käytämme samaa materiaalia kuin luonto ja muotoilemme sen keraamisen 3D-tulostuksen avulla, implantti voidaan räätälöidä tarkasti potilaan yksilöllisen luuvaurion mukaiseksi ilman lääkkeitä tai kasvutekijöitä, joihin voi liittyä haittavaikutuksia, Ressler sanoo.

3D-tulostuksen etu on siinä, että implantin rakennetta voidaan säädellä hyvin tarkasti. Tutkijat voivat vaikuttaa esimerkiksi siihen, millaisia pieniä huokosia rakenteessa on ja miten ne liittyvät toisiinsa.

Tällä on merkitystä, koska luunmuodostajasolujen pitää päästä implantin sisään. Samalla ravinteiden pitää kulkeutua rakenteessa. Tutkimusryhmä havaitsi, että luuta parhaiten jäljittelevässä rakenteessa huokoskoko on noin 400 mikrometriä ja huokoisuus noin 45 prosenttia.

– Tällainen rakenne on sekä kestävä että biologisesti toimiva. Luunmuodostajasolut pääsevät implantin sisään ja alkavat muodostaa uutta luuta, Ressler kertoo.

Tutkimuksessa huomattiin myös, että pienetkin muutokset materiaalissa voivat vaikuttaa siihen, miten solut käyttäytyvät. Esimerkiksi valmistuksessa tarvittavat korkeat lämpötilat voivat muuttaa materiaalin pintaa niin, että solujen on vaikeampi kiinnittyä siihen.

–Tuloksemme osoittavat, että onnistuneessa luun uudistamisessa ratkaisevaa on sekä biomateriaalin koostumus että sen pintaominaisuudet, Ressler sanoo.

Tutkimusta on tehty neljän vuoden ajan AffordBoneS-hankkeessa, jota on rahoitettu EU:n Horisontti Eurooppa -puiteohjelman Marie Skłodowska-Curie -tutkijatohtoriohjelmasta. Työ jatkuu parhaillaan GlassBoneS-hankkeessa.

Tutkimusryhmän tavoitteena on kehittää edullisia tukirakenteita luuta lisääviin toimenpiteisiin. Ajatuksena on, että hoitoja voitaisiin tulevaisuudessa tarjota nykyistä laajemmin ja että potilaiden elämänlaatu paranisi.

Resslerin ja hänen yhteistyökumppaneidensa tutkimus on Tampereen yliopiston mukaan yksi maailman ensimmäisistä, jossa luuta jäljittelevä keraaminen tukirakenne on suunniteltu, 3D-tulostettu ja arvioitu. Tutkimus luo pohjaa yksilöllisille luusiirteille, jotka voisivat tulevaisuudessa olla nykyistä tavallisempi osa hoitoa.