3D-печать биоразлагаемых имплантов помогает выращивать кости

Традиционно в случаях повреждения костной ткани врачи используют металлические импланты, заменяющие кость. У этого метода есть ряд недостатков: иногда металлические конструкции подвергаются коррозии или отторгаются телом пациента. Кроме того, по мере роста собственной кости импланты нужно извлекать из организма, а это — дополнительный риск возникновения осложнений после операции.

Поэтому биоинженер Пранав Соман (Pranav Soman) и его коллеги из Сиракузского университета предложили технологию создания биоразлагаемых имплантов на основе поликапролактона. Этот материал обладает низкой температурой плавления (около 60 °C) и широко применяется в 3D-прототипировании. В медицине поликапролактон используют как шовный материал, в качестве компонента капсул для упаковки лекарств и в составе для пломбирования корневых каналов зубов.

Технология 3D-печати, разработанная Соманом и его коллегами, позволяет создавать твердый пористый полимерный «каркас». Затем структуру наполняют клетками костной ткани, помещенными в гидрогель GelMA. Эти клетки способны воспроизводить гидроксиапатит — основную минеральную составляющую человеческих костей. После имплант подвергают воздействию ультрафиолета. По словам Сомана, за год поликапролактоновый «каркас» распадается, оставляя костную ткань необходимой формы.

Схема строения импланта

Сейчас метод тестируют на мышах. Ученые предполагают, что в будущем таким образом смогут выращивать кости, используя собственные стволовые клетки пациента. Это уменьшит риск отторжения ткани.

Современные 3D-принтеры способны создавать биосовместимые протезы, заменяющие многие человеческие органы. В 2015 году специалисты Медицинского исследовательского института Файнштейна напечатали участок трахеи, пригодный для трансплантации — правда, процесс печати занял около года.

3D-печать тканей человеческого тела незаменима в ситуациях, когда донорские ткани недоступны. В декабре 2016 года представители Роскосмоса заявили, что планируют доставить такой принтер на МКС.