При помощи керамических чернил 3D-печать костей возможна прямо в теле человека
3D-биопечать — это область, в которой технология 3D-печати используется для изготовления биомедицинских объектов. Они, в свою очередь, в будущем при необходимости будут применяться для создания замещающих органов или других частей человеческого тела. Да, наука пока не дошла до этого, но за последние два десятилетия уже достигла больших успехов в этом направлении.
Что касается костей, то возможность создавать их на 3D-принтере позволит не только замещать и восстанавливать поврежденные участки, но и лечить тяжелые заболевания.
Специалистам из Университета Южного Уэльса в Сиднее (Австралия), занятым созданием технологий 3D-печати костей, удалось разработать специальные чернила на керамической основе с живыми клетками. Гель не имеет в своем составе опасных химических веществ, поэтому может использоваться в человеческом теле, и с ним также можно работать при комнатной температуре.
Чернила затвердевают в водной среде прямо в полостях тела пациента: сначала они превращаются в пасту, затем — в пористый нанокристаллический материал с такой же структурой, как у костных тканей. Живые клетки делятся в искусственной структуре еще несколько недель после печати и 95% из них выживает. Еще одно преимущество новых чернил — совместимость со стандартными 3D-принтерами. Но дополнительно нужна насадка-игла 0,2-0,8 мм.
Новая технология нужна для сценариев, в которых определенная часть кости была удалена или разрушена. Этот метод — первый в своем роде, который может создать конструкцию, точно имитирующую физические и биологические особенности родной костной ткани человека. Это, в свою очередь, открывает множество возможностей, в том числе для исправления крупных костных дефектов, при которых организм не может автоматически самовосстанавливаться, и такие дефекты могут привести к полной потере конечности. Также технологию можно применять при создании моделей костей для ученых, занятых изучением физиологии и патологии костей, или для скрининга лекарств при разработке новых препаратов.
На данный момент команда биоинженеров уже оптимизировала процесс печати, чернила и ванну с желатином, в которой они создают костеподобные структуры, используя живые клетки. Пока при помощи новых чернил ученые успешно печатают небольшие костные структуры. Следующий шаг — это проведение испытаний на мелких животных, чтобы понять, можно ли использовать технологию, чтобы залечить раны большого размера.
В настоящее время технология позволяет изготавливать специфические синтетические трансплантаты в лабораторных условиях— в лаборатории есть все необходимые биологические объекты нативной кости. В долгосрочной перспективе авторы хотят, чтобы чернила и принтеры располагались уже непосредственно в операционных — так можно будет делать реконструкцию костей прямо во время операции.
Подписаться