4D Implantat spart Babys mit Atemproblemen

Drei jungen mit lebensbedrohlichen Atemproblemen sind heute Dank 4D Biomaterial, medizinisches Implantat entwickelt, um die Form im Laufe der Zeit ändern, die sie atmen halten geholfen, sagen Forscher.

"Heute sehen wir eine Möglichkeit, eine Krankheit zu heilen, die Kinder seit Generationen getötet hat", sagte Dr. Glenn Green, eine pädiatrische HNO-Arzt an der University of Michigan c.s. Mott Children Hospital und der senior-Autor der einen neuen Bericht über die jungen Fälle.

Die Forscher sagten, dass 4D Biomaterialien eines Tages nicht nur Patienten mit Erkrankungen der Atemwege, sondern auch Menschen mit Erkrankungen mit Herz, Knochen, Muskeln oder Darm helfen könnte.

"Die Möglichkeiten wirklich grenzenlos", sagte Studie Erstautor Dr. Robert Morrison, ein Research Fellow und resident Chirurg an der Universität des Michigan Gesundheitssystems, Live Science. [10 Technologien, die Ihr Leben verändern werden]

Die Forscher gemacht die Implantate mit einem 3D-Drucker. Dreidimensionale Drucker können Elemente erstellen, aus einer Vielzahl von Materialien: Kunststoff, Keramik, Glas, Metall und sogar eher ungewöhnlichen Zutaten wie lebende Zellen. Die Maschinen arbeiten von niederlegenden Schichten des Materials, genauso wie normale Drucker Tinte, festzulegen können außer 3D Drucker auch flachen Schichten übereinander, 3D Objekte erstellen festlegen.

Fortschritte in der 3D-Druck ermöglichten die schnelle Produktion von medizinischen Geräten, die für den einzelnen Patienten, wie z. B. Hörgeräte, Implantate und prothetische Hände angepasst sind. Allerdings sind Geräte, die starre Materialien oft ungeeignet für junge Patienten, die schnell die Implantate hinauswachsen können.

Vor kurzem begann Wissenschaftler entwickeln Techniken versuchen, 4 D-Druck, die Druckerei 3D-Elemente beinhaltet, die Form-Verschiebung so konzipiert sind, nachdem sie gedruckt werden, zu erreichen. Grün und seine Kollegen begründete, dass 4D Elemente mit jungen Patienten wachsen konnte, wenn nötig.

"Dies ist das erste 3D-gedruckten Implantat speziell entwickelt, um die Form im Laufe der Zeit die vierte Dimension, ermöglicht Wachstum eines Kindes verändern" sagte Green Live Science.

Die drei kleinen Jungs, die implantiert wurden mit dem neuen Gerät alle hatten die gleichen lebensbedrohlichen Zustand – eine schwere Form von einer Krankheit namens Tracheobronchomalacia, die etwa 1 in 2.000 Kinder auf der ganzen Welt betrifft. Die Krankheit verursacht die Luftröhre regelmäßig zusammenbrechen, normalen Atmung zu verhindern. Gab es keine Heilung, und zum Zeitpunkt dieser Kinder ihre Implantate erhalten, ihre Lebenserwartung wurden schätzungsweise Tage bis Wochen, sagte Green.

"Es ist schwer zu vermitteln, wie sehr krank diese Kinder waren", sagte Green. Alle drei jungen hatten seit Monaten auf der Intensivstation. Während dieser Zeit um am Leben bleiben, mussten sie oft Drogen um sie sediert und verhindern, dass sie bewegt. Sie hatten alle atmen Röhren in den Hals gelegt und auf künstliche Ventilatoren waren – aber immer noch, sie Sufferedrepeatedly von Atemproblemen erlitten und musste reanimiert werden.

Ein Junge, Kaiba Gionfriddo, war 3 Monate alt, wenn die Ärzte das neue Gerät implantiert. Gionfriddo wandte sich blau, wenn er ein Neugeborenes war, weil seine Lungen nicht den Sauerstoff bekamen, die, den Sie benötigt. Fünf Monate alten Ian Orbich konnte keine Nahrung im Magen zu haben, ohne Herzstillstand erleiden.

Sechzehn Monate alten Garrett Peterson Airways "Diskette, mit der Konsistenz eine nasse Nudel waren", sagte Garretts Mutter Natalie Peterson Leben Wissenschaft. "sie stürzte so gut wie täglich, wenn nicht mehrere Male am Tag. Einfache Dinge wie seine Windel wechseln oder hält ihn könnte Garretts Airways zum Einsturz. Dies geschah immer wieder für Monate."

Die Forscher verwendeten CT-Scans der Säuglinge 3D-gedruckten Atemwege Schienen zu entwickeln, deren Länge, Durchmesser, Dicke und andere Faktoren für jedes Baby zu helfen, die Säuglinge geschwächten Atemwege offen halten angepasst wurden.

"Wir drucken können Dutzende oder Hunderte von der exakt gleichen Schiene Design, egal wie kompliziert die Geometrie ist," Studie Co-Autor Scott Hollister, einem biomedizinischen Ingenieur an der University of Michigan, sagte Live Science. "Dies ist sehr wichtig für die Qualität und Design, denn wir können Kopien oder Repliken der exakt gleichen Schiene nehmen und, bevor wir sogar testen implantieren."

Die Schienen waren ein bisschen wie Hot Dog Brötchen geformt, und wenn sie waren in der Säuglinge implantiert und genäht, um ihre eigenen Kaltluft, die Geräte gehalten umliegendes Gewebe aus einschieben und Abdichtung der Atemwege geschlossen. Die Devicessplints bestehen aus einem Material namens, Polycaprolactons, die harmlos im Körper im Laufe der Zeit auflöst.

"Dies ist das erste Mal 3D-Druck verwendet wurde, um ein medizinisches Implantat zur Behandlung einer lebensbedrohlichen Krankheit zu schaffen", sagte Morrison.

Die Atemwege Schienen waren hohl und porös, entwickelt, um offen zu verbreiten, wie die Kinder wuchsen. Grün stellte fest, dass die Säuglinge Bronchien, die die Luftwege die Luftröhre mit der Lunge verbindet, wurden über die Breite der eine Bleistiftmine, wenn die Geräte implantiert wurden, sondern werden fast das doppelte im Durchmesser mit der Zeit die Schienen zu lösen.

Die Forscher folgten das Wachstum der Atemwege im Laufe der Zeit mit CT und MRT-Scans. Sie fanden die Geräte Atmung verbessert und erweitert, um die Atemwege zu wachsen bei allen drei Patienten zu ermöglichen. Alle Geräte sind auflösen, wie erwartet, und keines der Geräte keine Komplikationen verursacht haben.

Die Jungs sind jetzt zu Hause mit ihren Familien. Sie brauchen keine Sedativa, Narkotika oder lahme, sie atmen zu halten. "Urlaub nicht im Krankenhaus nicht mehr ausgegeben werden,", sagte Green. "Anstatt liegen flach auf dem Rücken über Wochen hinweg, sind diese Kinder lernen zu sitzen und stehen und laufen."

"Ich glaube nicht, dass wir jemals Dr. Green und seinem Team in Michigan nicht genug danken kann,", sagte Natalie Peterson. "Wir wissen, dass ohne diese Prozedur Garrett einen Monat oder so war von Vergehen."

Wenn Kinder mit Tracheobronchomalacia, 2 oder 3 Jahren überleben, ihre Atemwege wachsen in der Regel stark genug, um die Krankheit zu überwinden und die Kaltluft werden schließlich keine Anzeichen der Krankheit, die sie fast als Neugeborene getötet haben. Die Forscher sagen, dass die Atemwege schienen langsam genug auflösen werden, helfen die Kindern, diesen Punkt zu erreichen. Das erste Kind, das Gerät, Kaiba, erhalten jetzt dieses Stadium erreicht hat, und "er tut gut nach Abbau der Schiene," sagte Green.

"Bevor diese Prozedur, Babys mit schweren Tracheobronchomalacia kaum eine Chance zu überleben hatten", sagte Green in einer Erklärung. "Heute ist unser erster Patient, Kaiba, ein aktives, gesundes 3-Year-Old in der Vorschule mit Zukunft. Das Gerät funktionierte besser, als wir jemals hätte vorstellen können."

"Das erste Mal, das er ins Krankenhaus eingeliefert wurde, das Ärzte uns gesagt, dass er es nicht machen kann," sagte Kaibas Mama, April Gionfriddo, in einer Erklärung. "Es war beängstigend zu wissen, er war das erste Kind, jemals dieses Verfahren, aber es war unsere einzige Wahl und es rettete ihm das Leben."

Garrett ist jetzt 2-und-ein-halb Jahre alt. "Garrett genial jetzt tut," sagte der Vater des jungen, Jake Peterson, Leben-Wissenschaft. "Er ist so glücklich-es gibt keinen Hinweis auf ein Problem mit seiner Atemwege Schiene. Er beginnt zu lernen, sitzen auf seinem eigenen. "

Ian Orbich ist jetzt 17 Monate alt, und die Forscher sagen, er ist bekannt für seine Grins, begeisterte high Fives und Liebe für das Spiel mit seinem großen Bruder Owen.

"Wir waren ehrlich gesagt Angst, nur hoffen, dass wir die richtige Entscheidung machen," sagte Ian es Mutter, Meghan Orbich in einer Erklärung. "Ich bin dankbar, jeden Tag, die diese Schiene entwickelt wurde. Es ist unser Sohn Leben bedeutete. Ich bin mir sicher, dass wenn wir die Möglichkeit, Ian, Mott bringen gehabt hätte, er nicht heute hier bei uns sein würde."

Die Ärzte erhalten Notfall Freigabe durch die FDA für diese Eingriffe als letztes Mittel. Die Forscher verfolgen nun eine klinische Studie für die 4D Biomaterialien für Patienten mit weniger schweren Formen der Tracheobronchomalacia.

"Wir haben mit der FDA einen Plan für 30 Kinder im Rahmen einer klinischen Studie haben eingerichtet haben treffen,", sagte Green. "Diese Kinder, die schwere Tracheobronchomalacia, aber nicht die drohende Lebensgefahr Tracheobronchomalacia dieser ersten drei Kinder haben werden."

Hollister und Grün haben eine bezogene auf das Gerät Patentanmeldung eingereicht. Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert heute (29. April) in der Zeitschrift Science Translational Medicine online.

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