В настоящее время металлические системы фиксации являются золотым стандартом фиксации переломов, причем фиксирующие устройства обычно изготавливаются из металлических сплавов. Однако металлические устройства могут иметь и недостатки: они могут вызывать нагрузку на нижележащую кость, поскольку они более жесткие и менее изгибаемые. Они также могут стать причиной повышенного риска инфекции и плохого заживления ран. В некоторых случаях металлические имплантаты приходится удалять после заживления перелома, что вынуждает проводить повторную операцию. В последнее время резорбируемые фиксирующие устройства, состоящие из синтетических полимеров, привлекли внимание многих ученых, поскольку в них отсутствует защита от стресса, что позволяет избежать их удаления и может улучшить реконструкцию кости. Однако их использование ограничено педиатрическими черепно-лицевыми процедурами, которые могут представлять риск воспалительных реакций и сложны для имплантации. Группа исследователей из инженерной школы Университета Тафтса и Израильского медицинского центра (BIDMC) разработала хирургические пластины и винты с использованием протеинов шелка из коконов, которые не только улучшают восстановление костей после травм, но и, что более важно, со временем усваиваются организмом, устраняя необходимость хирургического удаления устройства. Это устройство не менее эффективно, чем используемая в настоящее время система фиксации полимолочной кислоты гликолевой кислотой. Результаты исследования были опубликованы в выпуске журнала Nature Communications от 4 марта 2014 года. Доктор Самуэль Лин, соавтор статьи и доцент хирургии Гарвардской медицинской школы, отмечает: «В отличие от металлов, состав протеинов шелка может быть более схож с составом компонентов костной ткани. Материал из протеина шелка очень прочный. Они сохраняют структурную стабильность при очень высоких температурах и других жестких условиях, и их можно легко стерилизовать». По словам соавтора исследования Дэвида Каплана, заведующего кафедрой биомедицинской инженерии Университета Тафтса, «еще одним большим преимуществом шелковых белков является то, что они могут стабилизировать и доставлять биологически активные компоненты, поэтому пластины и винты из шелковых белков могут фактически доставлять антитела для предотвращения инфекции, доставлять лекарства для усиления регенерации костей и обеспечивать другие виды терапии для поддержки восстановления». « Ранее Каплан и его исследовательская группа разработали шелковые губки, волокна и пены для использования в хирургических кабинетах и клинических условиях. Но до сих пор протеины шелка не использовались для создания прочного медицинского устройства для фиксации переломов. Исследователи использовали протеины шелка, полученные из коконов домашнего шелкопряда (Bombyx mori), для приготовления хирургических пластин и винтов. Протеины шелка вырабатываются в железах шелкопряда и складываются сложным образом, что приводит к уникальным свойствам: исключительной прочности и универсальности. Для испытания нового устройства исследователи взяли в общей сложности 28 винтов, изготовленных из шелка, и имплантировали их шести лабораторным крысам. Установка винтов была простой и затем проверялась через четыре и восемь недель после имплантации. Каплан отметил, что в процессе имплантации все винты были успешно имплантированы. Поскольку шелк набухает очень медленно, новые устройства сохраняли свою механическую целостность даже при столкновении с жидкостью и окружающими тканями во время процедуры. Результаты показывают, что использование шелковых пластин и винтов позволяет пациентам избежать осложнений, связанных с металлическими или синтетическими полимерными устройствами при их контакте с жидкостями. Лин сказал: «Резорбируемая, прочная система пластин и винтов имеет огромные возможности для применения». Хотя первоначально устройство предназначалось для лечения травм лица с помощью нитевидных винтов (их количество составляет несколько сотен тысяч в год), оно по-прежнему обладает потенциалом для лечения различных типов переломов. Лин добавляет, что поскольку шелковые винты по своей природе являются лучепроницаемыми, они могут облегчить хирургам наблюдение за ходом перелома после операции без препятствий со стороны металлического устройства. После заживления перелома эти винты и пластины исчезают, что дает значительные преимущества. Исследователи продолжат это исследование на более крупных животных моделях и в конечном итоге для клинических испытаний на людях.