コロンビア大学はバイオミミクリーを利用して3Dプリントの腱板修復装置を設計

この投稿は Bingdunxiong によって 2024-7-7 21:13 に最後に編集されました

2024年7月7日、アンタークティックベアは、コロンビア大学の研究者がニシキヘビの歯の鋭く後方に湾曲した生体構造からヒントを得て、回旋腱板の修復を改善するように設計された新しい医療機器を開発したことを知りました。この研究結果は最近、科学誌「Science Advances」に掲載された。高度な3Dプリント技術を使用して作成されたバイオニックデバイスは、回旋腱板手術の修復強度を大幅に向上させ、ほぼ2倍にします。

△研究のタイトルは「ニシキヘビの歯にヒントを得た腱板修復強化固定装置」（ポータル）
腱板損傷

国立アレルギー感染症研究所によると、腱板断裂は最も一般的な腱損傷の一つで、毎年1,700万人以上のアメリカ人が罹患している。障害の発生率は加齢とともに大幅に増加し、65歳以上の人の40%以上がこの病気にかかっています。

この損傷は通常、腱と骨の接合部で発生し、腱板修復の主な目的は解剖学的な腱の再付着です。肩の機能を回復させる主な治療法は外科的修復であり、米国では毎年 60 万件以上の手術が行われ、30 億ドル以上の費用がかかっています。

しかし、腱と骨の再付着を成功させることは、依然として大きな臨床上の課題です。手術後の失敗率は非常に高く、患者の年齢と裂傷の重症度に応じて増加します。若い患者の場合、軽度の裂傷に対する失敗率は 20% ですが、高齢の患者の場合、特に大きな裂傷の場合は失敗率が 94% にまで高くなることがあります。回旋腱板修復術の失敗の最も一般的な原因は、2 点または 4 点の把持点で縫合糸を使用した際に腱が断裂することです。

「ニシキヘビの歯の形を模倣した装置を開発できるかどうか試してみることにしました。この装置は軟部組織を裂くことなく効果的に掴むことができ、腱板修復後の腱の再断裂のリスクを軽減するのに役立ちます」と研究の筆頭著者であるアイデン・クルタリアジ氏は述べた。

△腱板修復のための3Dプリントバイオニックデバイス
曲がった歯は引き裂くのではなく掴む

新しいデバイスはこの問題を軽減することを目的としています。チームは、広範囲にわたるシミュレーション、3D プリント、実験を活用してデザインを改良しました。その結果、湾曲した土台の上に小さな生体適合性樹脂の歯列が形成されます。わずか3mmの長さの歯は腱を切断せずに掴むように設計されており、さらに断裂するリスクを軽減します。ベースは 3D プリント技術によって患者の上腕骨頭の特定の曲率に合わせてカスタマイズできるため、デバイスの有効性とパーソナライズ性が向上します。

△3Dプリント技術で実現した湾曲した「歯」
現在、外科医はこの生体模倣デバイスを現在の手術に取り入れることで、外科的アプローチを根本的に変えることなく修復の強度を高めることができます。

研究者らは将来を見据えて、腱が治癒するにつれて徐々に分解されるように設計され、臨床的有用性を向上させる吸収性腱板修復装置を開発している。同社はまた、革新的なデバイスの市場への移行を促進するために、米国食品医薬品局（FDA）との事前申請会議の準備も進めている。この開発は整形外科手術における大きな前進であり、回旋腱板損傷の治療状況を変える可能性があります。

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