При значительных повреждениях костных тканей в медицине традиционно используются металлические импланты. Но у такого подхода есть много недостатков и одним из них является необходимость замены металлических вставок через некоторое время из-за роста костей. Группа учёных из Сиракузского университета предложила альтернативу, лишённую такого недостатка. В новом методе 3d-печать биоразлагаемых имплантов помогает выращивать кости.
Технология биоразлагаемых имплантов
Группа специалистов по биоинженерии, возглавляемая Пронавом Соманом, на основе поликапролактона разработали технологию создания биоразлагаемых имплантов. Этот материал уже широко используется в 3d-прототипировании благодаря тому, что его температура плавления довольно низка — всего 60 градусов Цельсия. В медицинской же практике поликапролактон уже нашёл применение в виде:
- материала для швов;
- основного компонента упаковочных лекарственных капсул;
- одной из составляющих состава для пломбирования корневых зубных каналов.
Технология, авторами которой являются Соман и его коллеги, позволяет на 3d-принтере создавать полимерный каркас с твёрдой пористой структурой, которую впоследствии наполняют гидрогелем GelMA с клетками ткани костей. Через некоторое время эти клетки воспроизводят гидроксиапатит, являющийся главной минеральной составляющей костей человека.
После печати каркаса и наполнения гелем имплант облучают ультрафиолетом. По истечении года каркас из поликапролактона распадается и остаётся только костная ткань необходимой формы.
Перспективы метода
Успешное тестирование технологии прошло на лабораторных мышах. Это дало повод учёным предположить, что в будущем на основе метода с полимерным каркасом биоинженеры смогут выращивать костную ткань, используя стволовые клетки самого пациента.
Такой подход на практике сведёт к нулю риск отторжения организмом искусственных органов.
Уже сейчас на современных 3d-принтерах можно печатать биосовместимые протезы, способные заменить разные органы человека.
В 2015 году специалистами из Медицинского исследовательского института Файнштейна была напечатана часть трахеи. Имплант полностью подходил к трансплантации. По времени работа по созданию искусственной части органа длилась около года.
Значение развития такого направления, как создание полноценных заменителей органов человеческого организма, трудно переоценить. Особенно такого рода протезы нужны, когда нельзя или негде взять донорские ткани.
