3D-друк живих тканин, включаючи рогівку, кровоносні судини і шкіру, не є легким завданням. Але, принаймні, це все живі тканини. Кость, навпаки, являє собою суміш живих і неорганічних сполук в високоструктурованих мінеральної матриці. Іншими словами, кістка для 3D-друку - це складне завдання.
Саме тому біоінженери спробували так багато різних матеріалів для своїх синтетичних кісток, включаючи гідрогелю, термопласти і Біокераміка. Нещодавно команда університету Нового Південного Уельсу (Австралія) розробила "керамічні чорнило", які можна використовувати під час 3D-друку при кімнатній температурі з використанням живих клітин і без застосування жорстких хімічних речовин, що помітно поліпшило ситуацію в порівнянні з більш ранніми технологіями. За словами дослідників, нова технологія в підсумку може бути використана для друку кісток безпосередньо в тілі пацієнта.
Інформація про цю розробку була опублікована в журналі Advanced Functional Materials.
3D-друк кісткової тканини має безліч медичних і дослідницьких застосувань - моделювання кісткових захворювань, скринінг на наркотики, вивчення унікального мікрооточення кістки і, можливо, найголовніше - відновлення пошкодженої кістки в разі травми, раку або інших захворювань.
Сучасний золотий стандарт для ремонту кістки - це використання для пересадки кістки з іншої частини тіла пацієнта. На жаль, застосування таких трансплантатів пов'язано з високим ризиком інфекції і їх не можна використовувати, якщо необхідну кількість кісткового матеріалу дуже велика.
У спробі створити потрібний синтетичний кістковий матеріал університетські вчені зробили чорнило, які можуть бути надруковані у водному середовищі, такий як тіло. Після двох років роботи вони створили біосумісний матеріал на основі фосфату кальцію, який утворює пасту при кімнатній температурі. При приміщенні в желатинову ванну або інший розчин відбувається хімічна реакція, і паста твердне в пористу нанокристалічним матрицю, схожу на структуру вихідної кісткової тканини.
Для друку вони використовували стандартний 3D-принтер Hyrel 3D Engine HR зі спеціальною дюзой. Маленькі голки розміром від 0,2 до 0,8 мм Екструдований чорнило в желатинову ванну з температурою 37ºC. Технологія, названа COBICS (ceramic omnidirectional bioprinting in cell-suspensions), може бути адаптована до інших 3D-принтерів, таким як портативні і ручні принтери, які можна взяти з собою в хірургічну кімнату.
У своїй недавній роботі вчені надрукували невеликі кісткові структури в желатинової ванні, що містить людські кісткові клітки і інші типи людських клітин. Затвердевающие чорнило ввели живі клітини в структуру, причому ці клітини після друку приживалися і починали розмножуватися. Ефективність приживання склала 95%.
В даний час команда розробляє ванну для друку більших зразків і почала проводити випробування на маленьких тварин, щоб перевірити, чи може ця технологи відновити велику рану так само ефективно, як і живий трансплантат.