3D-друк жывых тканін, уключаючы рагавіцу, крывяносныя пасудзіны і скуру, не з'яўляецца лёгкай задачай. Але, па меншай меры, гэта ўсё жывыя тканіны. Костка, наадварот, уяўляе сабой сумесь жывых і неарганічных злучэнняў у высокоструктурированной мінеральнай матрыцы. Іншымі словамі, косць для 3D-друку - гэта складаная задача.
Менавіта таму біяінжынерыі паспрабавалі так шмат розных матэрыялаў для сваіх сінтэтычных костак, уключаючы гідрагелі, тэрмапласты і биокерамику. Нядаўна каманда універсітэта Новага Паўднёвага Ўэльса (Аўстралія) распрацавала "керамічныя чарніла", якія можна выкарыстаць падчас 3D-друку пры пакаёвай тэмпературы з выкарыстаннем жывых клетак і без прымянення жорсткіх хімічных рэчываў, што прыкметна палепшыла сітуацыю ў параўнанні з больш раннімі тэхналогіямі. Па словах даследнікаў, новая тэхналогія ў выніку можа быць выкарыстана для друку костак непасрэдна ў целе пацыента.
Інфармацыя аб гэтай распрацоўцы была апублікавана ў часопісе Advanced Functional Materials.
3D-друк касцяной тканіны мае мноства медыцынскіх і даследчых ужыванняў - мадэляванне касцяных захворванняў, скрынінг на наркотыкі, вывучэнне унікальнага микроокружения косткі і, магчыма, самае галоўнае - аднаўленне пашкоджанай косткі ў выпадку траўмы, рака або іншых захворванняў.
Сучасны залаты стандарт для рамонту косткі - гэта выкарыстанне для перасадкі косткі з іншай частцы цела пацыента. На жаль, прымяненне такіх трансплантаты звязана з высокай рызыкай інфекцыі і іх нельга выкарыстоўваць, калі неабходную колькасць касцявога матэрыялу занадта вяліка.
У спробе стварыць патрэбны сінтэтычны касцяны матэрыял універсітэцкія навукоўцы зрабілі чарніла, якія могуць быць надрукаваныя ў воднай асяроддзі, такі як цела. Пасля двух гадоў працы яны стварылі биосовместимый матэрыял на аснове фасфату кальцыя, які ўтварае пасту пры пакаёвай тэмпературы. Пры памяшканні ў жэлацінавых ванну або іншы раствор адбываецца хімічная рэакцыя, і паста дубянее на кіпрую нанокристаллическую матрыцу, падобную на структуру зыходнай касцяной тканіны.
Для друку яны выкарыстоўвалі стандартны 3D-прынтэр Hyrel 3D Engine HR са спецыяльнай дюзой. Маленькія іголкі памерам ад 0,2 да 0,8 мм экструдаванага чарніла ў жэлацінавых ванну з тэмпературай 37ºC. Тэхналогія, названая COBICS (ceramic omnidirectional bioprinting in cell-suspensions), можа быць адаптаваная да іншых 3D-друкарак, такім як партатыўныя і ручныя прынтэры, якія можна ўзяць з сабой у хірургічную пакой.
У сваёй нядаўняй працы навукоўцы надрукавалі невялікія касцяныя структуры ў жэлацінавы ванне, якая змяшчае чалавечыя касцяныя клеткі і іншыя тыпы чалавечых клетак. Дубянеюць чарніла ўвялі жывыя клеткі ў структуру, прычым гэтыя клеткі пасля друку прыжываліся і пачыналі размнажацца. Эфектыўнасць приживания склала 95%.
У цяперашні час каманда распрацоўвае ванну для друку больш буйных узораў і пачала праводзіць выпрабаванні на маленькіх жывёл, каб праверыць, ці можа гэтая тэхнолагі аднавіць вялікую рану так жа эфектыўна, як і жывой трансплантаты.