'Sterke en hyperelastische' kunstbotten uit Amerika als tijdelijke implantaten

Amerikaanse onderzoekers hebben een nieuwe manier ontwikkeld om 3D-geprinte kunstbotten te maken. Hun onderzoek verschijnt deze week in vakblad Science Translational Medicine.

Wielrenner Maarten Tjallingii met een gebroken heup. Beeld anp

De kunstbotten zijn bedoeld voor gebruik als tijdelijke implantaten bij mensen, als versteviging bij breuken en om de eigen botgroei van het lichaam te stimuleren. In hun studie beschrijven de Amerikaanse onderzoekers van de Northwestern Universiteit in Evanston en Chicago gebruik van het materiaal bij de ruggenwervels van knaagdieren en de schedel van een aap.

De combinatie van materialen waarmee de onderzoekers 3D-geprinte botten bouwden, is niet eerder gebruikt. Zelf omschrijven ze de nieuwe mix als sterk en hyperelastisch - twee welkome eigenschappen voor tijdelijke bottransplantaties.

Vakgenoten Lorenzo Moroni en Pamela Habibovic, beiden als hoogleraar verbonden aan het instituut voor regeneratieve geneeskunde aan de Universiteit Maastricht (MERLN), zijn onder de indruk van het nieuwe materiaal. Moroni is bio-ingenieur en 3D-printing-specialist, Habibovic is biomateriaalkundige. Zij houden zich dagelijks bezig met het ontwikkelen en uittesten van dergelijke 3D-botstructuren.

De Amerikanen maakten gebruik van een keramiek met de naam hydroxyapatiet, een mineraal dat van nature in onze botten en tanden voorkomt, legt Habibovic uit, in combinatie met twee polymeren. 'De verhouding waarin zij deze materialen met elkaar hebben gemengd en geprint is een technisch hoogtepunt.'

Tot op heden is het bio-ingenieurs slechts gelukt om zo'n 30 procent keramiek per mengsel te gebruiken. 'Keramiek is namelijk een bros materiaal', zegt Habibovic. 'Het gaat eenvoudig kapot. Daarom is het lastig in het menselijk lichaam te gebruiken.' Maar, zegt de materiaalkundige, het is de Amerikanen gelukt om met een slim gebruik van oplosmiddelen wel 90 procent hydroxyapatiet te gebruiken en het materiaal toch sterk en elastisch te houden. 'Dat is een enorme prestatie. Het is knap gemaakt materiaal dat bovendien relatief snel in grote hoeveelheden kan worden geproduceerd.'

Toch zien de onderzoekers uit Maastricht wat haken en ogen. 'Het materiaal heeft een belangrijk manco', zegt Habibovic. 'Het is zeer slecht afbreekbaar.'

Ziekenhuizen printen steeds vaker in 3D

Driedimensionaal printen rukt op in ziekenhuizen, ook als implantaat. Daarover gaat ook de Amerikaanse studie. Vorig jaar had de Utrechtse chirurg Bon Verweij de wereldprimeur een volledig geprinte schedelkap te plaatsen. De schedel van een 22-jarige patiënte groeide naar binnen, waardoor haar hersenen in de knel kwamen. Verweij verving haar schedeldak door een koepel van plastic, precies op maat gemaakt met een 3D-printer. Op de foto wordt de elasticiteit getest van hydroxyapatiet-kunstbotten.

En laat dat nu net zijn wat nodig is in de regeneratieve geneeskunde, waarvoor de weefsels worden ontwikkeld. In het domein van de regeneratieve implantaten dient een kunstbot slechts tijdelijk in het lichaam aanwezig te zijn. De stukken kunstbot dienen voornamelijk om de eigen botgroei in het lichaam weer te stimuleren.

'Het kunstmateriaal moet na één à twee jaar weer verdwijnen, maar dat doet dit materiaal amper', zegt Habibovic. 'Na een paar maanden moet de eigen botgroei weer op gang zijn gekomen en het kunstbot langzaam verdwijnen.' De materiaalcombinatie die deze onderzoekers hebben ontwikkeld, zit er na tien jaar nog steeds, schat Moroni.

De nieuwe techniek van de Amerikanen is kortom zeer veelbelovend, volgens de onderzoekers uit Maastricht maar zij zien meer toekomst 'in andere keramische materialen dan hydroxyapatiet of in elk geval in andere verhoudingen'.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden