Díky kloubním náhradám neboli endoprotézám ale dnes mohou žít téměř stejně, jako by měli klouby vlastní. Přesto mají umělé náhrady jednu slabinu – omezenou trvanlivost. A proti ní bojují vědci z Ústavu makromolekulární chemie Akademie věd ČR.

„Umělé klouby se vyrábějí už několik desítek let, přesto ale nejsme při jejich konstrukci zdaleka tak dokonalí jako příroda. Doba funkčnosti se sice prodlužuje, takže už nevydrží jen třeba dva roky, ale deset let, pak však většinou začnou komplikace.

A když dáte náhradu padesátiletému člověku s tím, že se dnes lidé běžně dožívají více než osmdesáti, je to problém,“ vysvětluje Miroslav Šlouf, který pracuje na minimalizaci selhání endoprotéz.

Mění se kyčle i kolena

Nejvíce se opotřebovávají velké klouby, jako je kyčel nebo koleno. V Česku se ročně implantuje téměř 20 tisíc náhrad velkých kloubů, z nichž více než 11 tisíc připadá na náhrady kyčle a přibližně 7 tisíc na náhrady kolene. Výjimečná však není ani výměna kloubu v rameni, kotníku nebo lokti.

Pokud náhrada za několik let selže, je opakovaná operace časově i finančně náročnější. Musí se totiž vyjmout dosluhující endoprotéza a upravit poškozené konce kostí, na které se nasazuje nová náhrada.

Za poškození může imunita

Jak takový umělý kloub vypadá? „Například kyčelní kloubní náhrada sestává z kovové nebo keramické hlavice, která zapadá do polymerní jamky. Životnost endoprotézy je daná právě polymerní částí. Tu vyrábíme ze zcela speciálního typu jinak běžného polymeru známého pod názvem polyethylen,“ popisuje umělý kloub Miroslav Šlouf.

K poškození zpravidla dochází tím, že se při pohybu kovové části po jamce uvolňují mikroskopické částice, které se hromadí v okolí kloubu. Po delší době jich je tolik, že vyvolají v těle imunitní reakci, která se je snaží zničit. Tak se ale poškozuje tkáň, v níž se částice nacházejí. Nakonec jsou i kosti v okolí náhrady poničeny natolik, že se náhrada uvolní či vyviklá.

Na upravený polymer také v těle působí kyslík. Po oxidaci se ale začne podobat běžnému polyethylenu, z něhož se vyrábějí třeba sáčky. Ten však pro náhradu pochopitelně nestačí a její opotřebení se značně urychlí.

Kvalitou se zahraničí vyrovnáme

„Minimalizujeme hlavní příčinu selhání kloubních náhrad, tedy otěr polyethylenu a uvolňování částic. Nemůžeme však do něj přidat žádnou chemikálii, tím by se totiž porušila medicinální čistota. Odolnost tedy zvyšujeme ozařováním. Díky tomu dojde k síťování, kdy se z látky vytvoří jedna obří makromolekula. Pak musíme polymer tepelnou úpravou zbavit volných radikálů, které jinak způsobují oxidační poškození. Poslední fází je sterilizace,“ říká Miroslav Šlouf.

Objevy vědců z Ústavu makromolekulární chemie se v praxi využívají od roku 2007. Protože výzkum i výroba probíhají v Česku, výrobky jsou levnější než jejich zahraniční ekvivalenty, ale kvalitou se jim vyrovnají.

Tým nyní získal grant, který mu umožňuje pracovat na zkombinování síťování se stabilizací materiálu proti škodlivým reakcím s kyslíkem pomocí vitamínu E. Zatímco v současnosti vyráběné náhrady mají podle testů vydržet více než deset let, projekt výzkumníků z Akademie věd běžící do roku 2014 by měl na trh přinést endoprotézu, jejíž životnost bude ještě vyšší.