Медицина совершила еще один шаг вперед, и с помощью 3D-принтера теперь можно распечатать импланты, которые могут полностью заменить поврежденные кости. Бионические материалы не только дополняют поврежденный скелет, но и растут вместе с клетками организма.
Статья, опубликованная в журнале Science Translational Medicine, описывает новое исследование в области трансплантологии. Гиперэластичные «кости» на основе материала, спроектированного биоинженерами, можно легко печатать на трехмерном принтере для восстановления и даже регенерации человеческого скелета.
Транспланты, опробованные в первую очередь на крысах и обезьянах со скелетными травмами, сделаны из гидроксиапатита (минерала, обнаруженного в костной ткани) и биоразлагаемых полимеров. Соавтор исследования, Рамилль Шах из Северо-западного университета Эвастона, США, говорит, что несмотря на керамическую основу, обычно весьма хрупкую, материал обладает уникальными особенностями, придающими ему эластичность. Кроме того, он сохраняет память формы и при деформации снова возвращается к первоначальному состоянию.
Когда Шах и коллеги поместили человеческие стволовые клетки, взятые из костного мозга, на образец «биокости», то этого оказалось достаточно, чтобы начать продукцию костных клеток (из этих стволовых клеток также может получиться хрящевая или жировая ткань). В итоге материал послужил источником, на основе которого клеточная матрица начала синтез собственных тканей. Для того, чтобы проверить безопасность трансплантов, команда исследователей поместила искусственные кости в тело лабораторной мыши. Биоматериал, помимо прочего, довольно пористый, что позволило кровеносным сосудам грызунов быстро внедриться в имплант и включить его в общую систему организма, не «запрашивая» ответ от иммунной системы.
Помимо этого, распечатанные на 3D-принтере позвонки и межпозвоночные диски, вживленные крысам, отлично прижились и избавили животных от инвалидности. К тому же, в случае инфекционного заражения материал можно пропитать антибиотиками и белками, которые стимулируют костный рост. Наконец, последним успешным экспериментом стало замещение части черепной коробки макак-резусу.
Хирурги не были уверены, насколько большой ущерб нанесен черепу, а потому распечатали заведомо больший по размерам фрагмент и вручную придали ему необходимую форму в операционной комнате. Это означает, что новые «биокости» с легкостью поддаются индивидуальным модификациям, причем без особых затрат по времени. Трансплант стал полноценной частью организма и был связан с кровеносной системой спустя всего 4 недели после операции.
Хрупкой новинку никак не назовешь: муляж бедренной кости смог выдержать нагрузку более 68 килограммов. Кроме костной ткани, команда Шаха работает и над бионическими чернилами, которые могут оказаться полезны в области пластической хирургии. При помощи этого материала можно будет ликвидировать трещины в костях, при этом это не отразится на их росте — ведь «замазка» будет расти вместе со всем скелетом. Идеальной ситуацией ученые считают тот исход, при котором пациенту в случае экстренной необходимости могут распечатать бионические импланты и тут же, в течение 24 часов, вживить их. Команда надеется завершить весь комплекс испытаний в ближайшие пять лет.
материал с popmech.ru
Статья, опубликованная в журнале Science Translational Medicine, описывает новое исследование в области трансплантологии. Гиперэластичные «кости» на основе материала, спроектированного биоинженерами, можно легко печатать на трехмерном принтере для восстановления и даже регенерации человеческого скелета.
Транспланты, опробованные в первую очередь на крысах и обезьянах со скелетными травмами, сделаны из гидроксиапатита (минерала, обнаруженного в костной ткани) и биоразлагаемых полимеров. Соавтор исследования, Рамилль Шах из Северо-западного университета Эвастона, США, говорит, что несмотря на керамическую основу, обычно весьма хрупкую, материал обладает уникальными особенностями, придающими ему эластичность. Кроме того, он сохраняет память формы и при деформации снова возвращается к первоначальному состоянию.
Когда Шах и коллеги поместили человеческие стволовые клетки, взятые из костного мозга, на образец «биокости», то этого оказалось достаточно, чтобы начать продукцию костных клеток (из этих стволовых клеток также может получиться хрящевая или жировая ткань). В итоге материал послужил источником, на основе которого клеточная матрица начала синтез собственных тканей. Для того, чтобы проверить безопасность трансплантов, команда исследователей поместила искусственные кости в тело лабораторной мыши. Биоматериал, помимо прочего, довольно пористый, что позволило кровеносным сосудам грызунов быстро внедриться в имплант и включить его в общую систему организма, не «запрашивая» ответ от иммунной системы.
Помимо этого, распечатанные на 3D-принтере позвонки и межпозвоночные диски, вживленные крысам, отлично прижились и избавили животных от инвалидности. К тому же, в случае инфекционного заражения материал можно пропитать антибиотиками и белками, которые стимулируют костный рост. Наконец, последним успешным экспериментом стало замещение части черепной коробки макак-резусу.
Хирурги не были уверены, насколько большой ущерб нанесен черепу, а потому распечатали заведомо больший по размерам фрагмент и вручную придали ему необходимую форму в операционной комнате. Это означает, что новые «биокости» с легкостью поддаются индивидуальным модификациям, причем без особых затрат по времени. Трансплант стал полноценной частью организма и был связан с кровеносной системой спустя всего 4 недели после операции.
Хрупкой новинку никак не назовешь: муляж бедренной кости смог выдержать нагрузку более 68 килограммов. Кроме костной ткани, команда Шаха работает и над бионическими чернилами, которые могут оказаться полезны в области пластической хирургии. При помощи этого материала можно будет ликвидировать трещины в костях, при этом это не отразится на их росте — ведь «замазка» будет расти вместе со всем скелетом. Идеальной ситуацией ученые считают тот исход, при котором пациенту в случае экстренной необходимости могут распечатать бионические импланты и тут же, в течение 24 часов, вживить их. Команда надеется завершить весь комплекс испытаний в ближайшие пять лет.
материал с popmech.ru
