Как напечатать на 3D-принтере новую человеческую кость

• Рецепт материала, который может использоваться для трехмерной печати заменителей для поврежденных костей с дальнейшей пересадкой распечатки пациенту, предложен учеными из Университета Джонса Хопкинса (США).

Попытки напечатать на принтере равноценные настоящим кости человека предпринимались в последние годы неоднократно. Во всех случаях в качестве заменителя костной ткани использовались различные синтетические продукты. Специалистами из Хопкинса освоена рецептура, коей предусмотрено 30-процентное содержание натурального материала в смеси. Это мелкодисперсный порошок костной ткани, а именно межклеточный матрикс, очищенной от живого клеточного вещества дабы избежать иммунной реакции. Остальные 70% приходятся на поликапролактон (PCL)— биоразлагаемый полимер, подходящий и для трехмерной печати, и для имплантирования в организмы пациентов (в которых этот механически прочный полиэфир медленно разлагается на протяжении примерно трех лет).

Присутствие натурального компонента важно потому, что стволовые клетки плохо себя чувствуют в полностью искусственной среде и требуют дополнительных «приказов», дабы начать превращение в работоспособную кость. Фрагменты натуральной костной ткани в напечатанном органе способны сделать гибридный имплантат привлекательным для клеток пациента, в ходе адгезии которых формируется ткань новая, позволяющая протезу прижиться в теле после пересадки.

Разработанной в Университете Хопкинса биомедицинской субстанции можно придать любую необходимую форму. Костную ткань, входящую в состав материала, вовсе не обязательно получать от самого пациента. Используется очищенный от живых клеток порошок из костей крупного рогатого скота — отличный источник натурального кальция и коллагена.

Для испытания нового материала группа профессора Уоррена Грейсона использовала живых лабораторных мышей, которым были проделаны отверстия в костях черепа. Просверленные повреждения были починены с помощью трехмерного принтера, а в состав готовых протезов балтиморские ученые добавили человеческие стволовые клетки, полученные из жировой ткани после липосакции, — дабы инициировать процесс заживления. А также растворимый фосфат.

Без протезирования дыры в черепах грызунов не смогли бы зажить, как пишут авторы исследования. Спустя три недели после операции выяснилось, что 70% объема костных протезов успели заполниться живой тканью. По сравнению с протезами из чистого синтетического полимера скорость формирования костной ткани увеличилась в сотни раз.