Osmatřicetiletá úřednice z Ostravy Gabriela Lasevičová loni v létě utrpěla střelné zranění bérce. S uzdravováním jí kupodivu nepomáhali jen lékaři, ale také inženýři. Zařadila se totiž do skupiny dvanácti pacientů, na nichž lékaři Fakultní nemocnice Ostrava spolu s vědci Vysoké školy báňské − Technické univerzity Ostrava ověřují možnosti rychlejšího hojení tříštivých zlomenin kostí.

Lasevičová loni v létě asistovala při exekuci u dlužníka, který začal po exekutorovi a jeho doprovodu střílet ze samopalu. Jeden z projektilů úřednici, která jindy většinu pracovní doby stráví v kanceláři, roztříštil bércovou kost. Od operace musela nosit zevní fixátor, sestávající ze tří kovových obručí spojených ocelovými tyčkami a tenkých drátů zapíchnutých do nohy. Fixátor tříštivé zlomeniny bérce fixuje, drží kosti na svém místě a postupně na ně vyvíjí tlak, aby rychleji srůstaly.

Jak urychlit hojení kostí

"Zevní fixátor vyvinul jeden ruský lékař už před 30 lety a běžně se používá. My teď ale máme jako první v Česku k dispozici pomůcky, díky nimž můžeme zjistit, jak hojení kostí pomocí fixátoru urychlit. Pacienti u nás chodí po takzvaném plantárním chodníku, který měří, zda a jak zatěžují zraněnou nohu. Navíc dostávají na fixátor čidla měřící tlak na kosti v místě zlomeniny," vysvětluje Leopold Pleva, přednosta Traumatologického centra Fakultní nemocnice Ostrava.

40 procent

Změnami konstrukce se ostravským vědcům podařilo odlehčit zevní fixátor o 40 procent, konkrétně o 900 gramů.

"Ačkoliv je na závěry brzy, první zkušenost už máme. Zjistili jsme, že pro rychlost hojení zlomenin je důležitější tlak fixátoru na kost než zátěž nohy při došlapu," doplnil asistent přednosty Milan Šír. "Zátěž nohy je ovšem důležitá třeba pro hybnost kloubů. Proto od nás dostávají pacienti domů speciální vložku do bot s čidlem propojeným s chytrým mobilním telefonem. Ten zaznamenává údaje a upozorní na případné přetěžování," popsal novinky vedoucí Biomechanické laboratoře VŠB-TUO, absolvent Fakulty metalurgie a materiálového inženýrství (FMMI) Jiří Kohut, jehož tým se věnuje výzkumu a vývoji fixátoru.

Tlak, který fixátor s postupujícím hojením vyvíjí na kosti, dosud lékaři regulovali jen podle pocitů pacienta. Vědci z technické univerzity ale vyvinuli čidla, která umí měřit intenzitu tlaku. Výsledkem studie, v níž je zapojeno 12 pacientů, by měla být informace, jaký tlak ve které době léčby je optimální, aby se zlomené kosti co nejlépe hojily.

"Čidla dále zdokonalujeme, stejně jako samotný fixátor. Konstrukčními změnami se nám podařilo ho odlehčit o 40 procent, konkrétně o 900 gramů. Protože pacienti musí mít fixátor na noze nepřetržitě půl roku i déle, je to pro ně významná změna," uvedl inženýr Kohut. Odlehčenou variantu fixátoru vědci klinicky testují a čekají na udělení patentu, o který zažádali. Biomechanická laboratoř navíc zakoupila za tři miliony korun speciální plantární chodník, který měří, zda pacienti zatěžují zraněnou nohu správně, nebo musí udělat ještě nějaké korekce.

Rekordní titan z Ostravy

Akademici z Fakulty metalurgie materiálového inženýrství, jejichž výzkumy si člověk neznalý problematiky spojí spíše s hutí nebo strojírnou než s nemocnicí, ale ovlivňují lidské zdraví i v mnoha dalších případech. V první polovině letošního roku dokonce ohromili svého amerického kolegu. "Úžasné," prohlásil Terry C. Lowe z univerzity Colorado School of Mines v USA, když ho ostravští vědci informovali o čerstvém výsledku své práce na společném projektu.

Vědecký tým ve složení Lenka Kunčická a Radim Kocich přišel na optimální technologický postup výroby nejpevnější biokompatibilní slitiny titanu na světě. V blízké budoucnosti by se mohla používat k výrobě různých komponentů pro medicínu určených k implantování do lidského těla. Partneři z USA ji pravděpodobně už začínají využívat při výrobě zubních implantátů k upevnění korunek do čelistních kostí. S jejím použitím dosáhnou výrazného zlepšení vlastností implantátů. Produkt budou dodávat na celosvětový trh.

"Implantát z dosud používaných slitin měl minimálně čtyři milimetry. Při užití našeho postupu je možné vyrábět implantát o výrazně menším průměru při zachování, nebo dokonce ještě vylepšení mechanických vlastností," uvedl Radim Kocich.

Na vývoji biokompatibilních materiálů tým pracuje od roku 2013, kdy navázal na předchozí výzkum akademiků FMMI. Ti v minulosti spolupracovali například s firmou Fibra na vylepšení vlastností cévních stentů.

"Výzkum nových biokompatibilních materiálů je velmi důležitý, protože dosud používané slitiny často nedostačují svými vlastnostmi současným potřebám medicíny nebo některé z nich lidský organismus špatně přijímá. Ukazuje se, že některé jsou pro tělo dokonce toxické," řekla Lenka Kunčická.

Nová slitina titanu je binární − druhým kovem, který ji tvoří, je zirkonium. Optimálních vlastností slitiny tým dosáhl vyladěním poměru obou kovů a následným zpracováním. Pro lidský organismus je slitina zcela bezpečná. Pro výzkum správného technologického postupu její výroby vědci využili speciální vybavení laboratoří FMMI. Na rozdíl od coloradské univerzity mají k dispozici například rotační kování nebo zařízení k vakuovému odlévání slitiny. Patentování výsledků společného výzkumu už v současnosti zajišťuje americký partner.

Vzácný článek

Vynikající výsledky týmu v oblasti výzkumu biokompatibilních materiálů zaujaly i redakci prestižního vědeckého časopisu Progress in Materials Science. Redakce oslovila ostravské a coloradské vědce, aby připravili na toto téma odborný článek. Padesátistránkový text, shrnující dosavadní výzkum biokompatibilních materiálů v celém světě a informující také o výsledcích výzkumu ovlivňování mechanických vlastností těchto materiálů pomocí tvářecích technik, publikovalo červencové číslo celosvětově uznávaného periodika.

"Časopis má impakt faktor 31, přičemž u nejprestižnějších odborných titulů světa se pohybuje mezi 30 a 40. Pro fakultu je to proto velká čest. Za více než stoletou historii časopisu je to teprve pošesté, co v něm publikují čeští vědci, a poprvé se v něm představují akademici z Technické univerzity Ostrava, " uvedla proděkanka FMMI Adéla Macháčková.

Související