3D-udskrivning af levende stoffer, herunder hornhinde, blodkar og hud, er ikke en nem opgave. Men i det mindste er det alle levende stoffer. Bone, tværtimod, er en blanding af levende og uorganiske forbindelser i en stærkt struktureret mineralmatrix. Med andre ord er knoglen til 3D-udskrivning en udfordrende opgave.
Derfor forsøgte bio-ingeniører så mange forskellige materialer til deres syntetiske knogler, herunder hydrogeler, termoplast og biocheramik. For nylig udviklede teamet af University of New South Wales (Australien) "keramisk blæk", som kan bruges under 3D-udskrivning ved stuetemperatur ved hjælp af levende celler og uden brug af stive kemikalier, hvilket signifikant forbedrede situationen i forhold til tidligere teknologier . Ifølge forskerne kan den nye teknologi i slutningen bruges til at udskrive knogler direkte i patientens krop.
Oplysninger om denne udvikling blev offentliggjort i det avancerede funktionelle magasin.
3D-udskrivning af knoglevæv har mange medicinske og forskningsapplikationer - modellering af knoglesygdomme, lægemiddel screening, undersøgelse af unik knogle mikromironment og muligvis det vigtigste er at genoprette beskadigede knogler i tilfælde af skade, kræft eller andre sygdomme.
Moderne guldstandard til reparation af knogle er brugen af knogletransplantation fra en anden del af patientens krop. Desværre er brugen af sådanne transplantater forbundet med en høj risiko for infektion og kan ikke anvendes, hvis den krævede mængde knoglemateriale er for stort.
I et forsøg på at skabe det nødvendige syntetiske knoglemateriale gjorde universitetsforskere blæk, som kan udskrives i et vandmiljø, såsom krop. Efter to års arbejde skabte de et biokompatibelt materiale baseret på calciumphosphat, som danner en pasta ved stuetemperatur. Når den er anbragt i gelatinbadet eller en anden opløsning, forekommer en kemisk reaktion, og pastaen størkner ind i den porøse nanokrystallinske matrix, der ligner strukturen af det oprindelige knoglevæv.
Til udskrivning brugte de standard 3D-motor HR 3D-printeren med en særlig Dueza. Små nåle i området fra 0,2 til 0,8 mm ekstruderet blæk ind i gelatinbadet med en temperatur på 37ºC. Teknologien kaldet cobics (keramisk omnidirektionel bioprinting i cellesuspensioner) kan tilpasses andre 3D-printere, såsom bærbare og manuelle printere, der kan tages med dig i et kirurgisk rum.
I sit seneste arbejde har forskere trykte små knoglekonstruktioner i gelatinbadet, der indeholder humane knogleceller og andre typer af humane celler. Den størkende blæk indførte levende celler i strukturen, og disse celler ankom efter udskrivning og begyndte at formere sig. Overlevelsesseffektivitet var 95%.
I øjeblikket udvikler holdet et bad til udskrivning af større prøver og begyndte at udføre test på små dyr for at kontrollere, om denne teknologi kan genoprette et stort sår så effektivt som en livlig transplantation.