Biológiailag lebomló magnézium csontlemez és csavaros rögzítés az állkapocs sebészetében (MgJawSurgery)

A csontlemezes és csavaros rögzítés az állkapocs-sebészetben jól ismert belső rögzítési rendszer, amely magában foglalja a törésrögzítést, az ortognatikus műtétet és a koponya-arc-rekonstrukciót. A fejlődés során a titán és ötvözetei kivételes mechanikai tulajdonságaiknak és biokompatibilitásuknak köszönhetően a belső rögzítés domináns anyagává váltak. A titánnak azonban vannak bizonyos hátrányai, mint például a csonthoz képest túlzott merevsége, ami stresszárnyékolást és azt követő csontreszorpciót eredményezhet. Ezenkívül a titánlemezes és csavaros rögzítést ideiglenes mechanikai támogatásra szánják a csontgyógyulás során, és a csontgyógyulást követő másodlagos műtéttel történő eltávolítást teheti szükségessé, ezáltal növelve az egészségügyi terheket. Ha helyben hagyják, a titán zavarhatja a röntgenképalkotást a sugárkeményítő hatások miatt.

A titánrögzítés korlátainak kezelése érdekében a kutatók alternatív anyagok kifejlesztését vizsgálják a belső rögzítéshez. A bioreszorbeálódó rendszerek biológiailag lebomló anyagokat használnak a csontlemezek és a csavarok rögzítésére, így nincs szükség másodlagos műtétre a hardver eltávolításához. Ezek a biológiailag lebomló rendszerek elkerülik a feszültségárnyékolással vagy a röntgensugárzással kapcsolatos hosszú távú problémákat. A kereskedelemben kapható biológiailag lebontható oszteoszintézis anyagok közé tartoznak a nagy molekulatömegű polimerek, például a poli(tejsav) (PLA), a poliglikolsav (PGA) és a poli(tej-ko-glikolsav) kopolimer (PLGA). Ezek a biológiailag lebontható polimerek azonban nem mutatnak megfelelő mechanikai szilárdságot, ezért nagyobb méreteket tesznek szükségessé, és nagy térfogatot eredményeznek, ami akadályozhatja az alkalmazást. Ezenkívül a szuboptimális biokompatibilitás idegentest-reakciókat válthat ki, és akadályozhatja a normál csontgyógyulást. Végül, a polimerek biológiai lebomlási sebességének szabályozása kihívást jelent, ami meghaladhatja a normál csontgyógyulást, és olyan posztoperatív szövődményekhez vezethet, mint például az összeomlás vagy a nem egyesülés.

Az elmúlt években a magnézium ígéretes, biológiailag lebomló fémként jelent meg a belső rögzítéshez, amint azt számos kutatás bizonyítja. A magnézium mechanikai tulajdonságai jobban illeszkednek az emberi csonthoz, mint a merev titán vagy rozsdamentes acél anyagok, hatékonyan csökkentve a feszültségárnyékolás és a röntgensugár-szórás hátrányait. In vivo a magnéziumlemezek és csavarok fokozatosan feloldódnak, magnéziumionokat és hidrogéngázt szabadítva fel. Az emberi szervezet számára nélkülözhetetlen magnéziumionok károsítás nélkül metabolizálhatók. A hidrogéngáz felhalmozódása a szövetekben átmeneti duzzanatot vagy kellemetlen érzést okozhat, ami általában megszűnik, ahogy a gáz idővel szétoszlik. Ennél is fontosabb, hogy a magnézium figyelemre méltó bioaktivitást mutatott a csontregeneráció elősegítésében, ami felkeltette az érdeklődést az alapvető biomechanikai kutatások iránt. Kivételes bioaktivitása még kihívást jelentő klinikai helyzetekben is bizonyított. Következésképpen a magnézium egyedülálló és kiváló tulajdonságai miatt ígéretes, következő generációs orvosbiológiai implantátumok lettek az emberi belső rögzítéshez.

A magnézium alapú anyagok csontsebészetben való alkalmazása 1906-ig vezethető vissza, és a közelmúltban elért előrelépések biológiailag lebomló belső rögzítő eszközök kifejlesztéséhez vezettek olyan vállalatoknál, mint a Synntellix AG (Németország) és az U&I Corporation (Dél-Korea) [7]. Ezek a rögzítőrendszerek, köztük a MAGNEZIX® (Mg-Y-Re-Zr ötvözet csavarok) és a RESOMET™ (Mg-Ca-Zn ötvözet csavarok), ígéretes eredményeket mutattak a különböző országokban végzett klinikai vizsgálatok során, olyan állapotok kezelésében, mint a hallux valgus, a combcsontfej oszteonekrózisa és disztális sugártörés. Tekintettel azonban az ötvözetelemek potenciális egészségügyi kockázataira a betegekre nézve, a kínai kutatócsoportok elkötelezték magukat a nagy tisztaságú magnézium belső rögzítési célú fejlesztése mellett.

Számos humán klinikai vizsgálatot végeztek nagy tisztaságú magnézium felhasználásával Kínában. 2015-ben Yu et al. nagy tisztaságú magnéziumcsavarokat alkalmazott az elmozdult combnyaktörésben szenvedő fiatal felnőttek vaszkularizált csontgraftjainak rögzítésére. A 16 hónapos követési időszak alatt a betegek kielégítő eredményeket értek el a Harris csípőízületi pontszámban, egy funkcionális indexben, és alacsonyabb volt a szövődmények, például az érrendszeri nekrózis és a nem egyesülési gyakoriság. 2016-ban Zhao et al. nagy tisztaságú magnéziumcsavarokat hajtott végre egy klinikai vizsgálatban, hogy rögzítsék a vaszkularizált csontgraftokat a combcsontfej osteonecrosisában. Egy 12 hónapos követési időszakon belül a magnéziumcsavarokkal kezelt betegek magasabb kielégítő eredményt értek el a funkcionális pontszámok terén, és csökkentette a csontgraft elmozdulását. A magnézium szérumszintje a normál fiziológiás tartományon belül maradt, és hiányoztak a magnézium bomlástermékei által kiváltott lehetséges káros hatások. 2019-ben Chen et al. nagy tisztaságú magnéziumcsavarokat használt a vaszkularizált csontgraftok rögzítésére trauma által kiváltott combfej nekrózis esetén egy esetjelentésben. Kielégítő eredményeket értek el a funkcionális helyreállítás tekintetében, és a magnéziumcsavarok fokozatosan, több mint két év alatt lebomlanak, észrevehető mellékhatások nélkül.

A magnézium alapú rögzítés lehetőségei ellenére kihívásokkal néz szembe az ortopédiában, mivel viszonylag gyenge mechanikai szilárdságú, ha teherviselő területeken alkalmazzák, és ez idáig nem végeztek klinikai vizsgálatokat ilyen esetekben. Elméletileg a csípőízület területén a rögzítésnek ki kell bírnia a 2000N-t, vagyis a testtömeg háromszorosát meghaladó erőket, amelyek a funkcionális mobilizáció során megnövekedhetnek. A kutatók bevonási stratégiákat vizsgáltak a magnézium in vivo lebomlásának lassítására, ezáltal kiterjesztve a megfelelő ortopédiai gyógyulás mechanikai alátámasztását. Emellett kohászati ​​technikákat is vizsgálnak a magnéziumrögzítő eszközök mechanikai szilárdságának növelésére. Ellenkezőleg, az állkapocs műtéteknél előnyös lehet a magnézium alapú rögzítés, mivel a végtag- vagy gerincrögzítéshez képest viszonylag kisebb erőterhelési követelményeik vannak. A mandibula normál erői körülbelül 400 N, amely a belső redukció után egy héttel 115 N-re, hat héttel pedig 250 N-ra csökken. Következésképpen a magnéziumrögzítés ígéretet jelent az állkapocsműtétek sikeres alkalmazására.

Mindazonáltal, a korlátozott klinikai kutatások miatt ezen a területen, jelentős erőfeszítésekre van szükség ahhoz, hogy alaposan megértsük a magnézium alapú anyagok előnyeit az állkapocs sebészetében, és új sebészeti protokollokat dolgozzanak ki a megvalósításukhoz. Ez a tanulmány a magnézium csontrögzítésre való alkalmazását kívánja megvizsgálni az állkapocsműtétek során, és átfogóan értékelni a műtéti eredményeket. A tanulmány hozzá fog járulni a magnézium belső rögzítésként való használatának mélyebb megértéséhez az állkapocs sebészetében, és várhatóan megnyitja az utat a biológiailag lebomló rögzítést alkalmazó új sebészeti protokollok előtt. Végső soron ez a betegek jobb kimeneteléhez és az egészségügyi terhek csökkenéséhez vezethet.