– Implantin kiinnittyminen luuhun on usein ongelmallista siksi, että implantti ympäröidään pehmytkudoksella eikä suoraan luukudoksella. Tällainen ratkaisu ei ole koskaan pysyvä: kun implantaatiota rasitetaan, luuta menetetään nopeasti, minkä jälkeen myös implantin kiinnitys pettää, väittelijä Emilia Kaivosoja kertoo.
Soluihin voi vaikuttaa materiaaleilla, fysikaalisilla voimilla ja hormoneilla
Kudosintegraation kannalta on tärkeää, että solut kiinnittyvät implantin pintaan, joka tukee luunmuodostusta eli kantasolujen erilaistumista luusoluiksi. Tutkimuksessa havaittiin, että kun implanteissa käytetyn piin pintaa kuvioitiin eri materiaaleilla (timantinkaltainen hiili, kromi, tantaali tai titaani), sen bioyhteensopivuus luusolujen ja kantasolujen kanssa parantui.
Työssä tutkittiin myös kolmiulotteisia pintoja, joilla pyrittiin tukemaan solujen kolmiulotteista kasvua ja solutukirangan aktivoitumista, jonka on todettu edistävän luunmuodostusta lukuisissa aikaisemmissa tutkimuksissa. Nyt kuitenkin havaittiin, että pelkkä solutukirangan aktivoituminen ei riitä aikaansaamaan luunmuodostusta.
Materiaalin lisäksi soluihin voidaan vaikuttaa fysikaalisilla voimilla ja hormoneilla. Tutkimus osoitti, että pulssitetut sähkömagneettiset kentät tukevat solujen eloonjäämistä. Myös sukupuolihormonien esiasteen, dehydroepiandrosteroinin, todettiin edistävän luunmuodostusta. Yhdistämällä nämä hoidot kaksivaiheiseksi terapiaksi voidaan mahdollisesti auttaa potilaita, joilla on implantin kiinnittymistä häiritsevä sairaus kuten osteoporoosi.
Implantin integroitumiseen ja elinikään vaikuttaa myös kontakti normaalien mikrobien ja taudinaiheuttajien kanssa. Väitöstyössä todettiin, että lentoaikaerotteisella sekundaari-ionimassaspektrometrilla (ToF-SIMS) voidaan havaita implanttimateriaalin pinnalla esiintyvät bakteerit.
Väitöstilaisuus
Diplomi-insinööri Emilia Kaivosoja väittelee Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa perjantaina 15.3.2013 klo 12. Väitöskirjan otsikko on “Improvement of osseointegration” (suomeksi “Osseointegraation edistäminen”).
Kuva: Solutukiranka aktivoitui kolmiulotteisella pinnalla. Aktivoitumista kuvaa proteiinikinaasien punainen (ERK) ja vihreä (ROCK) värjäys. Tumavärjäys on sininen.