Biokeramiskt implantat får igång återväxt av skallben

Ett biokeramiskt implantat har visat sig stimulera återväxt av naturligt skallben, så att även stora skalldefekter kan återställas på ett sätt som tidigare inte varit möjligt. Forskningen som letts från Göteborgs universitet, presenteras i tidskriften PNAS.

Att rekonstruera stora ben- och mjukvävnadsskador i skallen efter olycka eller behandling av hjärntumör, blodpropp eller blödning är en svår utmaning. Klinisk rutin världen över är att transplantera ben, eller använda implantat av plast eller metall.

Att transplantera ben från annan plats i kroppen medför risker både där vävnaden tas och där den placeras. Implantat av exempelvis plast eller metall integrerar sämre än ben vilket ökar riskerna för infektion.

Pågående forskning om hur tillväxtfaktorer och stamceller ska bidra till läkning har ännu inte påvisat några uppenbara fördelar i människa, menar Peter Thomsen, professor i medicinsk biomaterialforskning vid Göteborgs universitet, och ansvarig för den nu aktuella studien.

Ser skallbenet växa fram

Under hans ledning har forskarna istället använt ett 3D-printat nytt biokeramiskt material fäst på en titanram, utformad som den del av skallbenet som saknades. För första gången visas att stora skallbensdefekter kan läka med nybildning av ben, utan tillägg av tillväxtfaktorer eller stamceller.

I försöken visade sig biokeramen ombildas till ben med en sammansättning som inte kunde särskiljas från naturligt ben. Försök med implantat av endast titan gav också benbildning, men bara intill värdbenet.

– Vi ser hur skallbenet växer fram, inte bara vid kvarvarande delar av kraniet utan också centralt i defekten, säger Peter Thomsen, och fortsätter:

– Samtliga celler som vi vet är delaktiga i benbildning och ombyggnad av ben rekryteras till, eller befinner sig på plats även i centrala delen av defekten och i mjukvävnad där biokeramen satts in. Det som sker är att biokeramens huvudsakliga beståndsdel, monetit, omvandlas i kroppen till en annan mineral, apatit.

Försöken gjordes på får, och resultaten bekräftades på människa, en enskild individ, där man 21 månader efter ingreppet fann att biokeramen omvandlats till en vävnad med struktur och sammansättning som naturligt ben. Processen kallas osteoinduktion.

Långsam nedbrytning

Bakom studien står forskare på Sahlgrenska akademin vid Göteborgs universitet, Karolinska Institutet och Uppsala universitet. Förstaförfattarna är docent Omar Omar, Göteborg, och docent Thomas Engstrand, Uppsala.

Håkan Engqvist, professor i tillämpad materialvetenskap i Uppsala, har ansvarat för utvecklingen av och sammansättningen hos den innovativa biokeramen. Han betonar vikten av att den bryts ner relativt långsamt.

– Kombinationen av keramens sammansättning och dess långsamma nedbrytning har visat sig vara väldigt bra för benbildningen i stora kraniedefekter, konstaterar han.

Peter Thomsen betonar behovet av fortsatt forskning i fältet, både för att kartlägga de molekylära processerna, och i form av ytterligare kliniska studier.

– Den här principen kommer att konkurrera med existerande behandlingsprinciper med transplanterat ben, plaster och metaller, avslutar han.

Titel: In situ bone regeneration of large cranial defects using synthetic ceramic implants with a tailored composition and design, https://doi.org/10.1073/pnas.2007635117

Kontakt: Peter Thomsen, Göteborgs universitet, 0705 25 55 54, peter.thomsen@biomaterials.gu.se

Pressbilder: Modell av mänsklig skalle med det biokeramiska implantatet (foto: PNAS), samt porträttbild på Peter Thomsen (foto: Johan Wingborg)

Margareta Gustafsson Kubista
Pressansvarig kommunikatör
Sahlgrenska akademin, Göteborgs universitet
0705 30 19 80
press@sahlgrenska.gu.se

Göteborgs universitets medicinska fakultet, Sahlgrenska akademin, utbildar och forskar inom medicin, odontologi och vårdvetenskap. Fakulteten har 5300 studenter, 187 professorer och över 800 aktiva doktorander. https://www.gu.se/sahlgrenska-akademin