ציפויים חדשניים לשתלים כנגד זיהומים

מדענים ישראלים פיתחו ציפויים חדשניים לשתלים רפואיים אשר ימנעו זיהומים

שתלים רפואיים משמשים למטרות רבות ונדרשים לתכונות פונקציונליות שונות. ברפואה משמשים שתלים לתכליות מגוונות כמו שתלים דנטליים לשיניים, ברגים לחיבור עצמות או לקפיצים אשר מונעים חסימת עורקים. כיום ישנה התפתחות משמעותית בפיתוח שתלים עם תכונות וציפויים מגוונים אשר מענקיים לשתלים יעילות משופרת. תחום זה מתפתח גם בתחום רפואת השיניים אך גם בתחום השתלים בכלל. שתל דנטלי הינו התקן המורכב בפה כנקודה של עיגון ללסת ורופאי השיניים משתמשים בו על מנת להשלים שיניים חסרות. שתל דנטלי הוא כעין בורג כפול. ההברגה הראשונה של השתל חיצונית ומשמשת לעיגון השתל לעצם הלסת, ואילו ההברגה השניה של השתל הדנאלי הינה פנימית, ומשמשת לעיגון אביזרים חיצוניים לשתל. אביזרים אלו מכונים: חלקי שיקום. לרוב מורכב השתל מטיטניום כחלק מהתרכובת TiAl6V4 או מהחומר זירקוניום דו-חמצני, המכונה זירקוניה (ZrO2). המתכת שממנה עשוי השתל הדנטלי היא מתכת אצילה, משמע כזו שלא יוצרת תגובה כימית עם הגוף.

ביקור אצל רופא השיניים. מרפאת שיניים. צילום: מערכת פורטל הדוקטור.
ביקור אצל רופא השיניים. מרפאת שיניים. צילום: מערכת פורטל הדוקטור.

שתלים מורכבים ברובם מחומרים מתכתיים ושתלים בכלל שאינם לשיניים מורכבים מחומרי מתכת או פלסטיק. הפרוצדורה של השתלת שתלים כיום נחשבת לבטוחה יחסית ונפוצה, ומשמשת מיליוני מטופלים.יחד עם זאת הכנסת עצם זר לגוף מובילה לסיכון מזיהומים ובעיות של איחוי בין השתל לרקמות. למניעת תופעות אלו מפתחים בשנים האחרונות ציפויים “חכמים” לשתלים.

במאמר חדש של אורי גאולי מקבוצת המחקר של פרופ’ דני מנדלר מהמכון לכימיה, שפורסם לאחרונה בכתב העת ‘ננו מטריאלס’, הוצגה שיטה חדשה לציפוי שתלים מתכתיים בציפוי בי-פונקציונלי. הציפוי מורכב משילוב בין חלקיקי אבץ חמצני בעלי פעילות אנטי בקטריאלית וחלקיקי הידרוקסיאפטיט, שהוא מינרל של סידן ופוספט אשר מרכיב גם את העצמות והשיניים בגופנו, העוזר לתהליך הקליטה של השתל בגוף.

המדענים מיצירים את הציפוי על ידי כך שהם מכינים בשלב הראשון  את הננו-חלקיקים של תחמוצת האבק ZnO וההידרוקסיאפטיט. לאחר מכן, מוסיפים המדענים אליהם כמות מקטנה של תוסף אורגני, אשר מרחיף ומייצב אותם בתמיסה ומקנה להם מטען חיובי. בשלב הסופי מופעל מתח שלילי על השתל המתכתי אותו רוצים לצפות, והמטען החיובי שנוצר על החלקיקים גורם להם לשקוע על המתכת.

פרופ’ מנדלר מציין כי התחום של הציפויים הפונקציונליים ה’חכמים’ הולך ומתפתח בקצב מהיר במיוחד . לדבריו “בתחום הרפואה במיוחד יש דרישה לציפויים שיהיו להם מספר פונקציות ודרך ההשמה שלהם תהיה פשוטה. הגישה שמוצגת בעבודה זו משתמשת באלקטרוכימיה כדרך היישום של ציפויים, גישה שנעשה בה יחסית מעט מאוד שימוש ויחד עם זאת, כפי שאפשר לראות, נותנת יתרונות משמעותיים על פני גישות מסורתיות אחרות”.

החוקרים מדגישים כי אחד היתרונות המשמעותיים של שיטה זו שבניגוד לאחרות, אפשר לצפות בעזרתה באופן אחיד מצעים מוליכים בעלי גיאומטריה מורכבת, כמו ברגים. בנוסף, ציפוי שתלים בהידרוכסיאפטיט נעשה באופן מסורתי כיום על ידי שיטת התזה (spraying) בטמפרטורה גבוהה מאד. מכאן שלא ניתן להכניס תרופה לתוך הידרוכסיאפטיט בשלב אחד. בשיטה החדשה התרופה מוכנסת כחלק מהציפוי של ההידרוכסיאפטיט.

בכדי לבחון את פעילותו האנטי-בקטריאלית של הציפוי, בדקו המדענים והשוו משטח טיטניום מצופה למשטח חשוף. על פני משטח הטיטניום החשוף נצפתה גדילה משמעותית של חיידקים, ולעומת זאת  על המשטח המצופה לא גדלו חיידקים כלל. בנוסף, המדענים בחנו את רעילות הציפוי לתאים אנושיים. המדענים מצאו שהציפוי לא מפריע כלל לגדילת תאים, עובדה המצביעה על ההתאמה של הציפוי לשתלים. ניסויים מוצלחים אלו מגבירים את הסיכוי ששתלים בעלי הציפוי הייחודי הזה אכן יוכלו להתאים בעתיד לשימוש רפואי.

בשיטה דומה, מקווים המדעניםלהוסיף להידרוכסיאפטיט חומרים נוספים כמו גורמי גדילה. גישה זו יכולה להיות מיושמת לציפוי שתלים שונים כמו שתלים דנטליים עם ציפויים שונים ומגוונים ומכאן שהיא פותחת פתח להכנת שתלים “חכמים” בצורה פשוטה ויעילה.