Nedbrytbara polymerer i kirurgi

Presentation
Anna Finne Wistrand och Tiziana Fuoco jobbar med forskningsprojektet PrintKnit. Foto: Johan Marklund
Anna Finne Wistrand och Tiziana Fuoco jobbar med forskningsprojektet PrintKnit. Foto: Johan Marklund

Genom att designa porösa 3D-matriser av nedbrytbara polymerer kan forskningsprojektet PrintKnit hjälpa rekonstruktiv kirurgi. Det finns ett stort behov av nya material som kirurger kan använda.

Professor Anna Finne Wistrand leder en forskargrupp vid KTH som kombinerar kemi och ingenjörskonst för att skapa medicinska hjälpmedel. Porösa 3D-matriser skapas av nedbrytbara polymerer som kan skrivas ut vid höga temperaturer. Detta banbrytande projekt får bidrag från SSF.
– När en tumör tas bort vid till exempel bröstcancer, blir det ett tomt utrymme som behöver fyllas med något. 3D-matrisen hjälper kirurgen att fylla hålrum och ojämnheter i mjukvävnaden. Vi använder ett nedbrytbart material eftersom fettvävnad regenereras efter en viss tid, då behövs inte längre den konstruktion som har opererats in. Denna typ av material har använts under lång tid för suturer och andra tillämpningar, berättar Anna Finne Wistrand.

Från monomer till polymer
Polymerkemisten Tiziana Fuoco berättar hur materialet skapas och även hur man får kroppen att acceptera det främmande föremålet:
– Vi använder kemi för att designa polymerer. Genom att skapa monomerer, det vill säga speciella utgångsmolekyler, och länka ihop dem, tillverkar vi ett material med rätt egenskaper. Materialet har många krokar så att vi kan sätta på ytterligare molekyler och skapa en yta som attraherar proteiner och celler. Genom att efterlikna kroppens egen miljö med en patenterad teknik, får vi cellerna att fästa vid matrisen och börja återskapa vävnad.
De mjuka matriserna som tål belastning skapas med hjälp av 3D-skrivare. En utmaning är att polymerer lätt förstörs när de hettas upp i 3D-skrivaren, därför är kraven höga på polymerens struktur.
– Nedbrytbara polymerer är mycket känsliga. Vi behöver vara väldigt noggranna med att utforma en matris som beter sig som vi vill under den tid den finns i kroppen, säger Tiziana Fuoco.

Skräddarsydda egenskaper
Syntetiska polymerer har många fördelar jämfört med naturliga polymerer. Det går att skräddarsy mekaniska egenskaper, nedbrytningsprofil och yta. Med sina kemikunskaper har forskargruppen lyckats designa och optimera interaktioner mellan celler och material ur olika perspektiv.
– En drivkraft för mig är att se hur framgångsrika nedbrytbara polymerer kan bli i medicinska implantat. Det finns endast ett fåtal sådana hjälpmedel på marknaden så vi behöver visa att det fungerar. Behovet av skräddarsydda material är stort, avslutar Anna Finne Wistrand.

Materialet i implantatet designas med små krokar som kroppens celler fäster vid.
Materialet i implantatet designas med små krokar som kroppens celler fäster vid.
Vad är en polymer?
En polymer är en kemisk förening bestående av många molekyler som länkas ihop och bildar många långa kedjor. Polymerer består främst av kol- och väteatomer. Polymerer är utgångspunkt för många olika material och produkter.
Naturliga, även kallade biologiska, polymerer finns naturligt i vår miljö, till exempel i träd, alger, grödor och i vävnader. Syntetiska polymerer är helt skapade i laboratoriet, oftast skräddarsydda för ett visst ändamål, som medicinska implantat.
Med syntetiskt skapade polymerer går det att kontrollera egenskaperna bättre än med naturliga polymerer. Du kan kontrollera minsta detalj hos syntetiska polymerer och de är därför att föredra när det gäller material som ska föras in i kroppen.
KTH/SSF – PrintKnit
Forskningsprojektet PrintKnit på KTH inkluderar samarbetspartners från olika discipliner. Anna Finne Wi-strand är projektledare. Projektet är finansierat av Stiftelsen för strategisk forskning, SSF.
www.kth.se/printknit

Forskarna har bildat ett företag för att tillgängliggöra sina polymerer och 3D-matriser. Akira Science AB har fått bidrag från KTH Innovation.
www.akirascience.com


Publicerad: 18 juni, 2020