Ново мастило позволява отпечатването на материал наподобяващ костите в човешкото тяло
Биопринтер осветен със синя светлина, определя слоевете материали, за да образува 3D тъкан. Двумилимерен имплант с 3D печат е използван като скеле за възстановяване на наранявания на гръбначния мозък при плъхове. Производството му е отнело само 1,6 секунди. Хирурзите виждат успеха с експериментални 3D отпечатани костни присадки.
3D принтиране на жива тъкан
Пресъздаването на роговица, кръвоносни съдове или кожа не е лесна задача. Всичко изброено е жива тъкан. Костта е смес от живи и неорганични съединения в силно структурирана минерална матрица. Ето защо тя се явява такова предизвикателство пред 3D отпечатването.
До този момент биоинженерите са изпробвали много различни материали за своите синтетични кости – включително хидрогелове, термопласти и биокерамика. Сега екип от Университета на Нов Южен Уелс в Сидни, Австралия, разработи керамично мастило, което може да се отпечатва на 3D устройство при стайна температура с живи клетки и без сурови химикали. Това е забележително подобрение спрямо по-ранните технологии. Новата техника в крайна сметка може да се използва за отпечатване на кост директно в тялото на пациента.
За разлика от предишните материали, които са били на разположение, иновативната техника предлага начин за отпечатване на конструкции in situ. Те имитират структурата и химията на костта. 3D отпечатаната костна тъкан има изобилие от медицински и научни приложения. Тя може да се използва за моделиране на костни заболявания; скрининг на наркотици; изучаване на уникалната микросреда на скелета. Най-забележителната употреба е възстановяване на увредена кост в случаи на травма или други заболявания. Настоящият стандарт за възстановяване на костите е костна присадка, чрез събиране на кост от друга част от тялото на пациента. За съжаление това е свързано с високи нива на инфекция и не е функционално, ако необходимото количество материал е твърде голямо.
Синтетика срещу биоматериали
В опит да създадат синтетичен костен материал, максимално подобен на автоложна присадка, биохимици изобретиха мастило, което може да бъде отпечатано в 3D водна среда като тялото. След двугодишни разработки те създадоха биосъвместим калциев фосфатен материал, който образува паста при стайна температура. След поставяне в желатинова баня или друг разтвор, настъпва химическа реакция и пастата се втвърдява. Тя се превръща в пореста нанокристална матрица, подобна на структурата на естествената костна тъкан.
За целта 3D принтер Hyrel 3D Engine HR е оборудван с персонализирана дюза. Малки игли от 0,2-0,8мм. екстрадират мастилото в 37°C желатинова баня. Техниката, наречена „COBICS“ за керамичен всепосочен биопечат в клетъчни суспензии, може да бъде адаптирана към други 3D принтери. Те могат да бъдат дори преносими или ръчни, които лесно да се пренасят в хирургична стая.
В последните си опити екипът отпечатва малки костни структури до половин сантиметър в желатинова баня, съдържаща човешки костнообразуващи и други видове клетки. Втвърдяващото мастило включва живите клетки в структурата. Те се прилепват и размножават в продължение на няколко седмици, след което се отпечатват с 95% жизнеспособност.
Учените са започнали тестове с малки животни, за да видят дали отпечатъкът може да поправи голяма рана толкова ефективно, колкото автоложна присадка. Новата технология може да се окаже незаменим помощник на хирурзи, зъболекари и други.
