שתלי פנים וחומרים ביולוגיים

ההחלטה על בחירת חומר ביולוגי להשתלה דורשת הבנה של ההיסטופתולוגיה של יחסי הגומלין בין חומר לרקמה, כמו גם של תגובת המארח. כל חומרי השתל גורמים להיווצרות קפסולת רקמת חיבור היוצרת מחסום בין השתל למארח. תגובות שליליות הן תוצאה של תגובה דלקתית לא פתורה לחומר המושתל. התנהגות השתל תלויה גם במאפייני התצורה של אתר ההשתלה, כגון עובי העור שמעליו, הצלקות של מצע הרקמה והארכיטקטורה של העצם שמתחת, מה שעשוי ליצור תנאים לחוסר יציבות של השתל. לדוגמה, שתלים הממוקמים עמוק יותר ומכוסים בשכבה עבה של רקמה רכה נוטים פחות להיחשף או להיעלם. גורמים חשובים אחרים, כגון מניעת המטומה, סרומות וזיהום, הן במהלך הניתוח והן לאחריו, תורמים למניעת אינטראקציות בין שתל למארח ולהגברת יציבות השתל.

השתל האידיאלי

חומר השתל האידיאלי צריך להיות חסכוני, לא רעיל, לא אנטיגני, לא מסרטן, מקובל על המקבל ועמיד בפני זיהום. כמו כן, עליו להיות אינרטי, קל לעיצוב, גמיש, קל להשתלה ומסוגל לשמור על צורתו המקורית לצמיתות. עליו להיות קל לעצב אותו מחדש ולהתאים אותו לצרכים של אזור המקבל במהלך הניתוח, מבלי לפגוע בשלמות השתל, ולהיות עמיד בפני עיקור תרמי.

מאפייני פני השטח החיוניים להנחת השתל וייצובו; באופן פרדוקסלי, הדבר גם מקל מאוד על הסרה והחלפה מבלי לפגוע ברקמות הסובבות אותו. קיבוע שתל פירושו שהוא יישאר מקובע במקומו לכל חיי המטופל. חומרי שתל כגון אלסטומר סיליקון גורמים להיווצרות קפסולה מקיפה המחזיקה את השתל במקומו, בעוד שפוליטטראפלואורואתילן נקבובי (ePTFE), שהוא פחות ארוז, מקובע עם צמיחת רקמה מינימלית. כל סוג של אינטראקציה של חומר עם האורגניזם המקבל מציע יתרונות ספציפיים במצבים קליניים שונים. חומרים הגורמים לצמיחת רקמה משמעותית וקיבוע קבוע לרוב אינם רצויים, במיוחד אם המטופל מעוניין לשנות את התיקון בשנים שלאחר מכן. תהליך האנקפסולציה הטבעי של סיליקון וצמיחת פני השטח המינימלית בשתלי ePTFE מבטיחים חוסר תנועה תוך מתן אפשרות להחלפת השתלים מבלי לפגוע ברקמות הרכות הסובבות.

צורת שתל אידיאלית צריכה להיות בעלת קצוות מחודדים המתמזגים עם פני השטח של העצם הסמוכה, ויוצרים מעבר בלתי מוחשי ובלתי מורגש לאזור המקבל שמסביב. שתל פלסטיק שמתאים את עצמו היטב למבנים הבסיסיים הופך לפחות נייד. צורת פני השטח החיצוניים שלו צריכה לחקות את התצורה האנטומית הטבעית של האזור. שתל הסיליקון החדש Conform (Implantech Associates, ארה"ב) נועד לשפר את התאימות עם פני השטח של העצם הבסיסיים. לדוגמה, שתלים יצוקים עם סוג חדש של משטח רשת מפחיתים את זיכרון הצורה של אלסטומר הסיליקון ומשפרים את גמישותו. יכולת הסתגלות טובה יותר למשטחי עצם לא אחידים מפחיתה את הסבירות לתזוזה ומונעת היווצרות של חלל מת בין השתל לעצם הבסיסית. עניין מחודש במחקר ופיתוח חומרים ביולוגיים הוביל לפיתוח שתלים מרוכבים (המורכבים מסיליקון ו-ePTFE) המבטיחים לשלב את היתרונות של שני החומרים הביולוגיים כאשר משתמשים בהם בניתוחי פנים (תקשורת אישית, Implantech Associates and Gore, 1999).

ביו-חומרים לשתלים

• חומרים פולימריים/פולימרים מונוליטיים
  • פולימרים של סיליקון

מאז שנות ה-50, לסיליקון היסטוריה ארוכה של שימוש קליני נרחב עם פרופיל בטיחות/יעילות עקבי ומצוין. השם הכימי של סיליקון הוא פוליסילוקסאן. נכון לעכשיו, רק אלסטומר סיליקון ניתן לעיבוד בנפרד באמצעות מודלים תלת-ממדיים וטכנולוגיית CAD/CAM (תכנון בעזרת מחשב/ייצור בעזרת מחשב). למאפייני הייצור יש השפעה על יציבות וטוהר המוצר. לדוגמה, ככל שהשתל קשה יותר, כך הוא יציב יותר. שתל בעל קשיות דורומטר של פחות מ-10 מתקרב לתכונות של ג'ל, ועם הזמן "חורט" או מאבד חלק מהתוכן המולקולרי הפנימי שלו. עם זאת, רוב המחקרים האחרונים על שתלי חזה מסיליקון ג'ל לא הראו קשרים אובייקטיביים בין סיליקון להתפתחות סקלרודרמה, זאבת אדמנתית מערכתית, דלקת כלי דם מערכתית, קולגנוזות או מחלות אוטואימוניות אחרות. לאלסטומר סיליקון צפוף יש רמה גבוהה של אינרטיות כימית, הוא הידרופובי, יציב ביותר ואינו גורם לתגובות רעילות או אלרגיות. תגובת הרקמה לשתל סיליקון צפוף מאופיינת ביצירת קפסולה סיבית ללא צמיחת רקמה. במקרה של חוסר יציבות או הצבה ללא כיסוי מספק של הרקמות הרכות, השתל עלול לגרום לדלקת בינונית בדרגה נמוכה ואולי להיווצרות סרומה. התכווצות קפסולרית ועיוות השתל הם נדירים אלא אם כן השתל ממוקם בצורה שטחית מדי או נדד לכיוון העור שמעליו.

• • פולימר פולימתיל מתאקרילט (אקרילי)

פולימר פולימתיל מתאקרילט מסופק כתערובת אבקה וכאשר הוא מזרז, הוא הופך לחומר קשה מאוד. הנוקשות והקשיות של שתלים אקריליים מהוות בעיה במצבים רבים בהם יש להחדיר שתלים גדולים דרך חורים קטנים. קשה להתאים את השתל המוגמר לקווי המתאר של העצם הבסיסית.

• • פוליאתילן

ניתן לייצר פוליאתילן במגוון מרקמים; כיום הצורה הפופולרית ביותר היא נקבובית. פוליאתילן נקבובי, המכונה גם Medpore (WL Gore, ארה"ב), יציב עם תגובה דלקתית מינימלית. עם זאת, הוא צפוף וקשה לעיצוב. נקבוביות הפוליאתילן מאפשרת צמיחת רקמה סיבית משמעותית, המספקת יציבות טובה של השתל. עם זאת, קשה ביותר להסירו מבלי לפגוע ברקמה הרכה שמסביב, במיוחד אם השתל ממוקם באזורים עם כיסוי דק של רקמה רכה.

• • פוליאטטראפלואורואתילן

פוליאטטראפלואורואתילן כולל קבוצת חומרים בעלי היסטוריה משלהם של שימוש קליני. שם מותג ידוע היה פורופלסט, שכבר אינו מיוצר בארצות הברית עקב סיבוכים הקשורים לשימושו במפרקים טמפורומנדיבולריים. תחת לחץ מכני משמעותי, החומר היה נתון להתפרקות ולאחריה דלקת עזה, זיהום עם היווצרות קפסולה עבה, ובסופו של דבר פליטה או עקירה.

• • פוליאטטראפלואורואתילן נקבובי

חומר זה יוצר בתחילה לשימוש בניתוחי לב וכלי דם. מחקרים בבעלי חיים הראו שהוא מאפשר צמיחה פנימית מוגבלת של רקמת חיבור, ללא היווצרות קפסולה, ועם תגובה דלקתית מינימלית. התגובה הדלקתית בזמן משתווה לטובה לחומרים רבים המשמשים לעיצוב פנים. החומר נמצא מתאים להגדלת רקמה תת עורית ולייצור שתלים מעוצבים. בשל היעדר צמיחה פנימית משמעותית של רקמה, ל-ePTFE יתרונות בהגדלת רקמה תת עורית מכיוון שניתן לשנות אותו מחדש ולהסירו במקרה של זיהום.

• פולימרים מקושרים צולבים

לפולימרים של רשת כמו Marlex (Davol, ארה"ב), Dacron - ומרסילן (Dow Corning, ארה"ב) יתרונות דומים - קל לקפל, לתפור ולעצב אותם; עם זאת, הם מאפשרים צמיחה פנימה של רקמת חיבור, מה שמקשה על הסרת הרשת. רשת פוליאמיד (Supramid) היא נגזרת ניילון שהיא היגרוסקופית ולא יציבה in vivo. היא גורמת לתגובה חלשה של גוף זר הכוללת תאי ענק רב-גרעיניים, מה שמוביל עם הזמן לפירוק וספיגה של השתל.

• מתכות

המתכות הן בעיקר פלדת אל-חלד, ויטליום, זהב וטיטניום. למעט מקרים בודדים, כגון קפיצי עפעפיים עליונים או שחזורים דנטליים, בהם נעשה שימוש בזהב, טיטניום היא המתכת המועדפת להשתלות לטווח ארוך. זאת בשל התאימות הביולוגית הגבוהה שלה ועמידותה בפני קורוזיה, חוזקה והנחתה מינימלית של קרינת רנטגן במהלך טומוגרפיה ממוחשבת.

• סידן פוספט

חומרים מבוססי סידן פוספט, או הידרוקסיאפטיטים, אינם מגרים את היווצרות העצם, אך הם מספקים מצע שעליו עצם יכולה לצמוח מאזורים סמוכים. הצורה הגרגירית של גבישי הידרוקסיאפטיט משמשת בניתוחי לסתות כדי להגביר את תהליך האלוואולרי. צורת הבלוק של החומר משמשת כשתל אינטרפוזיציה באוסטאוטומיות. עם זאת, הידרוקסיאפטיט הוכח כפחות מתאים ליישומי הגדלה או אונליי בשל שבירותו, הקושי בעיצובו ובעיצובו, וחוסר יכולתו להסתגל לאסדרים בפני העצם.

אוטוגרפטים, הומוגרפטים וקסנוגרפטים

השימוש באוטוגרפטים כגון עצם, סחוס ושומן אוטולוגיים מוגבל עקב סיבוכים באתר התורם וזמינות מוגבלת של חומר תורם. הומוגרפט סחוס מעובד משמש לשחזור אף אך הוא נתון לספיגה ופיברוזיס לאורך זמן. חומרים וצורות אחרות להזרקה זמינים מסחרית.

הנדסת רקמות ויצירת שתלים ביו-תואמים

בשנים האחרונות, הנדסת רקמות הפכה לתחום רב-תחומי. תכונותיהן של תרכובות סינתטיות עוברות שינויים על מנת להעביר אגרגטים של תאים מופרדים לתאים, אשר יכולים ליצור רקמה פונקציונלית חדשה. הנדסת רקמות מבוססת על התקדמות בתחומים רבים, כולל מדעי הטבע, תרבית רקמות והשתלות. טכניקות אלו מאפשרות לתאים להיות תלויים, ומספקים סביבה תלת-ממדית להיווצרות מטריצת רקמה. המטריצה לוכדת את התאים, מקדמת את חילופי החומרים המזינים והגזים, ולאחר מכן נוצרת רקמה חדשה בצורת חומר ג'לטיני. מספר שתלים סחוסיים נוצרו על סמך עקרונות חדשים אלה של הנדסת רקמות. אלה כללו סחוס מפרקי, סחוס טבעתי קנה וסחוס באוזן. זריקות של אלגינט, הניתנות באמצעות מזרק, שימשו בהצלחה ליצירת סחוס in vivo לטיפול ברפלוקס שלפוחית השתן. זה הביא להיווצרות קינים בצורת תאי סחוס לא סדירה שמנעו את זרימת השתן החוזרת. הנדסת רקמות יכולה לספק סחוס מעוצב במדויק, וכיום מפותחים סוגים שונים של שתלי פנים מעוצבים, המורכבים מתאים תואמי מערכת החיסון וחומר אינטרסטיציאלי. הכנסת טכנולוגיות כאלה תפחית את מספר הסיבוכים באזורי התורם, וכמו בשתלים אלופלסטיים, תקצר את משך הניתוחים.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]