Trois bébés garçons ayant des problèmes respiratoires mortels sont en vie aujourd'hui grâce à un biomatériau de 4D, un implant médical destiné à changer de forme au fil du temps, qui a aidé à garder la respiration, affirment les chercheurs.
"Aujourd'hui, nous voyons un moyen de guérir une maladie qui a été tue des enfants depuis des générations», a déclaré le Dr Glenn Green, un otolaryngologist pédiatrique à l'Université de CS Mott Hôpital pour enfants du Michigan et l'auteur principal d'un nouveau rapport sur les garçons les cas.
Les chercheurs ont dit que biomatériaux 4D pourraient un jour aider non seulement les patients souffrant d'affections respiratoires, mais aussi ceux qui ont des troubles impliquant le cœur, les os, les muscles ou les intestins.
«Les possibilités sont vraiment illimitées," l'auteur principal de l’étude, leDr Robert Morrison, chercheur et chirurgien résident à l'Université du Michigan Health System, a déclaré Live Science.
Les chercheurs ont fait des implants à l'aide d’une imprimante 3D .Imprimantes en trois dimensions peuvent créer des objets à partir d’une grande variété de matériaux: plastique, céramique, verre, métal et même plus d’ingrédients inhabituels tels que les cellules vivantes. Les machines fonctionnent en déposant des couches de matériau, imprimantes comme ordinaires fixent l’encre, à l' exception des imprimantes 3D peuvent également prévoir des couches plates sur le dessus de l'autre pour construire des objets 3D.
Les progrès réalisés dans l’impression 3D ont permis la production rapide de dispositifs médicaux qui sont personnalisés pour les patients individuels, tels que les prothèses auditives, les implants dentaires et les prothèses de mains. Cependant, les dispositifs faits de matériaux rigides sont souvent inadaptés aux jeunes patients qui peuvent rapidement devenir trop grand les implants.
Récemment, les scientifiques ont commencé à développer des techniques pour essayer d'accomplir l' impression 4D , ce qui implique des éléments d'impression 3D qui sont conçus pour changer de forme après leur impression. Green et ses collègues motivés que les éléments 4D pourraient croître avec des jeunes patients en cas de besoin.
"Ceci est le premier implant 3D-imprimé spécialement conçu pour changer de forme au fil du temps, la quatrième dimension, pour permettre la croissance d'un enfant", a déclaré Green
L'attelle des voies respiratoires a été conçue numériquement pour adapter chacun des patients.
Les trois petits garçons qui ont été implantés avec le nouvel appareil avaient tous la même condition de la vie en danger - une forme sévère d'une maladie appelée trachéo-bronchomalacie, qui touche environ 1 à 2.000 enfants dans le monde. La maladie provoque la trachée à l'effondrement régulièrement, ce qui empêche la respiration normale. Il n'y avait pas de remède, et au moment où ces enfants ont reçu leurs implants, leur espérance de vie a été estimée à quelques jours ou semaines, a dit M. Green.
«Il est difficile de transmettre la façon très malade ces enfants étaient," a dit M. Green. Tous les trois garçons avaient été dans l'unité de soins intensifs pendant des mois. Pendant ce temps, pour rester en vie, ils ont souvent besoin de médicaments pour les garder sous sédation et les empêcher de se déplacer. Ils avaient tous la respiration des tubes placés dans leur cou, et étaient sur les ventilateurs artificiels - mais encore, ils ont souffert à plusieurs reprises de problèmes respiratoires et avaient besoin d'être réanimés.
Un garçon, Kaiba Gionfriddo, était âgé de 3 mois lorsque les médecins implantés le nouveau dispositif. Gionfriddo avait viré au bleu quand il était un nouveau - né parce que ses poumons ne recevaient pas l'oxygène dont ils ont besoin. Cinq mois, Ian Orbich n'a pas pu avoir de la nourriture dans son estomac sans avoir à subir un arrêt cardiaque.
Les voies de seize mois, Garrett Peterson »étaient disquette, avec la consistance d'une nouille humide", a déclaré la mère de Garrett Natalie Peterson . "Ils se sont effondrés à peu près tous les jours, sinon plusieurs fois par jour. Des choses simples comme changer sa couche ou le tenant pourrait causer de Garrett des voies respiratoires à l'effondrement. Ce qui est arrivé à plusieurs reprises pendant des mois."
Les chercheurs ont utilisé la tomodensitométrie des nourrissons à développer des voies respiratoires attelles 3D imprimés dont la longueur, diamètre, épaisseur et d'autres facteurs ont été personnalisés pour chaque bébé, pour aider à garder les voies respiratoires affaiblies du nourrisson ouvert.
"Nous pouvons imprimer des dizaines ou des centaines de la même conception exacte attelle, peu importe la complexité de la géométrie est," co-auteur Scott Hollister, un ingénieur biomédical à l'Université du Michigan, a déclaré "Ceci est très important pour la qualité et le contrôle de la conception, parce que nous pouvons prendre des copies ou des répliques de la même attelle exacte et le tester avant même l'implanter."
Les attelles ont été façonnées un peu comme des petits pains à hot-dog, et quand ils ont été implantés dans les nourrissons et, cousu autour de leurs propres windpipes,. Les dispositifs attelles sont faits d'un matériau appelé, la polycaprolactone, qui se dissout de manière inoffensive dans le corps au fil du temps.
"Ceci est la première fois l'impression 3D a été utilisé pour créer un implant médical pour traiter une maladie mortelle", a déclaré Morrison.
Les attelles des voies respiratoires étaient creux et poreux, conçu pour se propager ouverte que les enfants ont grandi. Vert a noté que la bronchiques des nourrissons, qui sont les passages d'air reliant la trachée avec les poumons étaient environ la largeur d'une mine de crayon lorsque les dispositifs ont été implantés, mais presque le double du diamètre du temps, les attelles se dissoudre.
Les chercheurs ont suivi la croissance des voies respiratoires au fil du temps avec scanner et l'IRM. Ils ont trouvé des dispositifs améliorés respiration et élargis pour permettre aux voies respiratoires à croître dans les trois patients. Tous les appareils se dissolvent comme prévu, et aucun des dispositifs ont causé des complications.
Les chercheurs ont construit un dispositif imprimé 3D qui a sauvé la vie de Kaiba Gionfriddo, qui est né avec une maladie rare qui a causé des problèmes respiratoires mortelles. Ci-dessus, Kaiba et sa mère Avril.
Les garçons sont maintenant à la maison avec leurs familles. Ils ont besoin de plus de sédatifs, de stupéfiants ou de paralysants pour les garder à respirer. "Vacances ne sont pas dépensés à l'hôpital plus," a dit M. Green. «Au lieu de mentir à plat sur le dos pendant des semaines, ces enfants apprennent à s'asseoir et se lever et courir."
«Je ne pense honnêtement pas que nous puissions jamais remercier le Dr Green et son équipe dans le Michigan assez», a déclaré Natalie Peterson. "Nous savons que sans cette procédure, Garrett était un mois ou de décès."
Si les enfants avec trachéo-bronchomalacie survivent à 2 ou 3 ans, leurs voies respiratoires se développer généralement assez forte pour surmonter le désordre, et leurs windpipes finiront par avoir aucun signe de la maladie que presque les a tués comme les nouveau-nés. Les chercheurs disent que les attelles des voies respiratoires se dissolvent assez lentement pour venir en aide aux enfants atteignent ce point. Le premier enfant à recevoir le dispositif, Kaiba, a maintenant atteint ce stade, et "il se porte bien après la dégradation de l'attelle," a dit M. Green.
"Avant cette procédure, les bébés avec trachéo-bronchomalacie graves avaient peu de chance de survivre", a déclaré dans un communiqué vert."Aujourd'hui, notre premier patient, Kaiba, est un actif, sain 3 ans à l'école maternelle avec un brillant avenir. Le dispositif a fonctionné mieux que nous aurions pu imaginer."
«La première fois qu'il a été hospitalisé, les médecins nous a dit qu'il ne peut pas le faire sortir," la mère de Kaiba, Avril Gionfriddo, a déclaré dans un communiqué. "Il était effrayant de savoir qu'il était le premier enfant à avoir jamais cette procédure, mais il était notre seul choix, et il lui a sauvé la vie."
Garrett est maintenant âgé années 2- et- a- demi. "Garrett fait génial maintenant," le père du garçon, Jake Peterson, dit . «Il est si heureux - il n'y a aucune indication d'un problème avec son attelle des voies respiratoires Il commence à apprendre à se redresser lui-même.».
Ian Orbich est maintenant âgé de 17 mois, et les chercheurs disent qu'il est connu pour ses sourires, fives élevés enthousiastes et l'amour pour jouer avec son grand frère, Owen.
«Nous étions terrifiés honnêtement, espérant juste que nous prenions la bonne décision", la mère de Ian, Meghan Orbich, a déclaré dans un communiqué. «Je suis reconnaissant chaque jour que cette attelle a été développée. Il a signifié notre vie de fils. Je suis certain que si nous avions pas eu l'occasion d'apporter Ian à Mott, il ne serait pas ici avec nous aujourd'hui."
Les médecins ont reçu l'autorisation d'urgence de la FDA pour effectuer ces procédures comme un dernier recours. Les chercheurs poursuivent actuellement un essai clinique pour biomatériaux 4D pour les patients avec des formes moins sévères de trachéo-bronchomalacie.
«Nous avons rencontré la FDA d'avoir un plan mis en place pour avoir 30 enfants dans le cadre d'un essai clinique," a dit M. Green. "Ceux-ci seront les enfants qui ont des trachéo-bronchomalacie sévère, mais pas la trachéo-bronchomalacie imminent menaçant la vie de ces trois premiers enfants."
Hollister et Green ont déposé une demande de brevet concernant le dispositif. Les scientifiques détaillés de leurs conclusions en ligne aujourd'hui (29 avril) dans la revue Science Translational Medicine.
