Новая кость: как на 3D-принтере печатают каркасы для будущих имплантов

Вот уже несколько лет мы читаем новости о разработках имплантов, похожих на строительные леса, которые стимулируют рост костной ткани или хряща в тех областях, где они отсутствуют. Недавно ученые разработали метод более быстрой и простой 3D-печати таких имплантатов.

Новая технология позволяет быстро и дешево создать каркас, на который впоследствии будут наращиваться новые костные ткани

Технология, бесспорно, интересная, но как же она устроена? Что ж, если у пациента отсутствует часть кости (из-за несчастного случая или болезни), врачи начинают с изготовления имплантата, который хирургическим путем помещается в промежуток, где должна быть кость. Этот имплант имеет трехмерную микроструктуру, подобную каркасу, и изготовлен из биосовместимых, биоразлагаемых материалов. Он также может содержать соединения, способствующие росту клеток.

Поскольку внутренняя структура имплантата похожа на структуру натуральной кости, клетки из прилегающей костной ткани пациента постепенно начинают мигрировать в него, «оседая» в связанных пустых пространствах. Эти клетки продолжают воспроизводиться, вытесняя материал каркаса – со временем он просто растворяется безо всякого время. В конце концов, остается лишь натуральная кость, заполняющая былую щель.

Однако 3D-печать имплантатов может быть сложной задачей из-за того, что стенки пустых пространств очень тонкие и сложные — сопла для печати на наиболее часто используемых 3D-принтерах просто не способны на такой уровень детализации. Вот тут-то в дело и вступает новая технология.

Трехмерная звездочка, напечатанная для демонстрации технологии

RMIT University

Методика, известная как NEST3D, была разработана учеными из австралийского университета RMIT и больницы Св. Винсента в Мельбурне. Процесс начинается с 3D-печати негативного шаблона пустых пространств «строительных лесов», на котором они представлены твердым поливинилацетатным (ПВА) клеем. Обычная насадка для принтера вполне справится с этой задачей.

Когда шаблон готов, помещается в форму, в которую заливается биосовместимый и биоразлагаемый жидкий материал (например, особый полимер), заполняя пространства, не занятые шаблоном. Когда полимер затвердеет, клей ПВА просто растворяют в воде. В результате шаблон исчезает, и все, что остается, — это замысловатый полимерный «каркас», образующий необходимую структурную форму.