Это 3D-печатное "тесто" поможет восстановить сломанные кости
Кажется, весь медицинский мир давно знает, какие возможности открывает перед ним 3D-печать, но все равно практически каждую неделю мы находим информацию о захватывающих новых (биопечатных) медицинских инновациях. На этот раз команда ученых из Университета Ноттингема представила на суд общественности удивительное достижение 3D-принтинга. Она разработала новую 3D-технологию биопечати, которая позволяет создавать густую пасту, состоящую из микросфер с протеином; благодаря ее использованию можно добиться значительного ускорения регенерации костной ткани после переломов.
Этой удивительной инновации посвящена статья, недавно опубликованная в журнале Biofabrication. Изложенный в ней материал открывает перед учеными огромные возможности для исследований с использованием биопринтинга: биопечать при температуре окружающей среды как действенный вариант для изготовления материалов, которые могут помочь восстановить структуру костей.
Как объясняет д-р Ян Цзин из Университета Ноттингема, один из ведущих исследователей в данной сфере, 3D-биопечать – горячая тема в области тканевой инженерии. "Однако, как правило, для этого требуется среда печати, не совместимая с живыми клетками, а те материалы, которые совместимы с живыми клетками, как правило, не имеют достаточных механических свойств для некоторых сфер использования", – говорит он.
Именно поэтому исследователи решили пойти по другому пути. "Изначально мы ориентировались на клиническое применение этого материала в качестве инъекций наполнителя для коррекции дефектов костей, – говорит Цзин. – Но мы предположили, что его свойства хорошо подходят для использования в качестве каркаса, для восстановления крупных форм, которые могут помочь в более сложных восстановительных процессах – например, в восстановлении носа".
Изменение температуры является ключом к успеху. В технологиях биопечати, как правило, используются высокие температуры (возможно также применение УФ-света или растворителей). "Такие температурные условия могут помешать использованию клеток и лечебных белков в процессах изготовления, – пишут исследователи в своей статье. – Мы разработали способ биопечати для создания конструкции из термочувствительного материала из микрочастиц на основе сополимера молочной и гликолевой кислот в условиях окружающей среды. Эти элементы могут обрабатываться при плотности до 1,22 МПа, что находится в пределах диапазона свойств губчатого вещества кости".
Инкубированные при температуре 37 градусов Цельсия, эти материалы формируют пористые конструкции. "Дальнейшее исследование показало, что белковые микросферы могут быть использованы в биопечатных конструкциях. В течение 15 дней белок выходит из конструкций, а самая высокая степень его активности достигается примерно на 9 день. Это дает нам основания предполагать, что биопечать – это надежный способ получения механически прочных конструкций для восстановления кости в условиях, которые дают возможность включения в процесс жизнеспособных клеток и активных белков".
Таким образом, потенциал этого материала огромен, в то время как 3D-печать может быть использована для создания сложных и больших поддерживающих структур. Более того, температура окружающей среды, которая требуется для производства материала, означает, что затраты на производство остаются относительно низкими. Это дает нам все причины представить себе серьезные и важные потенциальные сферы использования данной технологии, которые ранее представлялись исключительно сложными (такие как заполнение костных переломов). С этим материалом мы сможет сделать кости крепче во время восстановления от переломов, в то время как белки сами ускорят регенерацию костных тканей.
Хотя эта 3D-печатная паста еще не прошла клинических испытаний, данное исследование может стать первым шагом на пути к созданию нового революционного метода лечения.
