Медицина
Технології
Медицина
Технології

Вчені створили чорнила для друкування кісткоподібної структури по кістці

Австралійські науковці розробили технологію 3D-друку біочорнилами для відновлення пошкодженої кісткової тканини. Особливість методу в тому, що наносити гелеві біочорнила планують безпосередньо на ушкоджену кістку, де вони за кілька хвилин твердіють. Детально технологія описана в журналі Advanced Functional Materials.

UNSW Sydney

UNSW Sydney

Чим замінити відсутню частину кістки?

Якщо в людини відсутня десь частина кістки в скелеті, наприклад, внаслідок нещасних випадків, то часто буває потреба її чимось замінити. Іноді використовують металічні чи пластикові імплантати, а в інших випадках кістку для трансплантації попередньо вирощують в інших частинах тіла. Обидва варіанти мають свої недоліки, тож дослідники працюють над винайденням нових технологій. Шведським дослідникам нещодавно вдалося закрити прогалину в черепній коробці пацієнта завдяки біорозкладному імплантату з кераміки, що поступово природно замінюється на власну кісткову тканину хворого. А інженери з Університету Нового Південного Уельсу звернули увагу на можливість надрукувати кісткову тканину.

Яким є їхній задум?

Зараз вже є технології, які дають змогу надрукувати на 3D-принтері структури, схожі на кістку. До них можна додати власні клітини пацієнта, імплантувати в місце враження, а згодом їх замінить власна кістка пацієнта. Проте часто для їхнього виготовлення необхідно використовувати токсичні речовини та дуже високі температури. Натомість австралійські вчені запропонували безпечніший і простіший варіант.

Винахідники розробили технологію керамічного всенаправленого друку в клітинні суспензії (ceramic omnidirectional bioprinting in cell-suspensions, COBICS). Її особливість полягає у біочорнилах, якими можна друкувати безпосередньо по кістці пацієнта, де вже є живі, власні клітини. Процедуру можна здійснювати при кімнатній температурі й без використання небезпечних хімікатів.

Як це працює?

Гелеві біочорнила містять кальцію фосфат, що після внесення його до порожнини ушкодженої кістки та контакту з біологічними рідинами тканин, перетворюється на нанокристали апатиту — головної неорганічної сполуки кісток та зубів. Тобто після друку чорнилами, останні протягом кількох хвилин твердіють та формують структуру, подібну до справжньої кістки. Поступово вона заповнюється клітинами пацієнта та стає повноцінною кістковою тканиною.

Наразі вчені продемонстрували можливість здійснення технології в лабораторних умовах з використанням клітинного матриксу. Надалі планують перевірити свій метод на тваринах. Крім того, вчені кажуть, що якщо скомбінувати біочорнила з колагеновою речовиною, яка вже містить живі клітини, можна друкувати ними кісткоподібні структури для реконструкцій кістки, моделювання захворювань чи тестування ліків.