3D-Druck von Alive-Stoffen, einschließlich Hornhaut, Blutgefäße und Haut, ist keine leichte Aufgabe. Aber zumindest ist es alles lebende Stoffe. Knochen ist im Gegenteil eine Mischung von lebendigen und anorganischen Verbindungen in einer stark strukturierten Mineralmatrix. Mit anderen Worten, der Knochen für 3D-Druck ist eine anspruchsvolle Aufgabe.
Deshalb versuchten BIO-Ingenieure so viele verschiedene Materialien für ihre synthetischen Knochen, einschließlich Hydrogelen, Thermoplasten und Biocheramiken. In letzter Zeit entwickelte das Team der Universität New South Wales (Australien) "Keramiktinte", die während des 3D-Drucks bei Raumtemperatur unter Verwendung von lebenden Zellen und ohne Verwendung starrer Chemikalien verwendet werden kann, was die Situation im Vergleich zu früheren Technologien erheblich verbessert hat . Nach Angaben der Forscher kann die neue Technologie am Ende verwendet werden, um Knochen direkt im Körper des Patienten zu drucken.
Informationen zu dieser Entwicklung wurden im erweiterten Funktionsmaterial-Magazin veröffentlicht.
Der 3D-Druck von Knochengewebe hat viele medizinische und Forschungsanwendungen - Modellierung von Knochenerkrankungen, Drogenbildschirm, das Studium einzigartiger Knochenmikroumgebung und möglicherweise das Wichtigste ist, beschädigte Knochen bei Verletzungen, Krebs oder anderen Krankheiten wiederherzustellen.
Moderner Goldstandard zum Reparieren von Knochen ist die Verwendung von Knochentransplantationen von einem anderen Teil des Körpers des Patienten. Leider ist die Verwendung solcher Transplantate mit einem hohen Infektionsrisiko verbunden und kann nicht verwendet werden, wenn die erforderliche Menge an Knochenmaterial zu groß ist.
In einem Versuch, das notwendige synthetische Knochenmaterial zu schaffen, machten Universitätswissenschaftler Tinte, die in einer aquatischen Umgebung wie dem Körper gedruckt werden können. Nach zweijähriger Arbeit erzeugten sie ein biokompatibles Material auf Basis von Calciumphosphat, das bei Raumtemperatur eine Paste bildet. Wenn in das Gelatinebad oder eine andere Lösung angeordnet ist, tritt eine chemische Reaktion auf, und die Paste fährt in die poröse nanokristalline Matrix, ähnlich der Struktur des ursprünglichen Knochengewebes.
Zum Drucken verwendeten sie den Standard-3D-Motor-HR-3D-Drucker mit einem speziellen Aftza. Kleine Nadeln im Bereich von 0,2 bis 0,8 mm extrudierter Tinte in das Gelatinebad mit einer Temperatur von 37 ° C. Die Technik namens Cobics (COBICIC-Omnidirectional-Bioprinting in Zellsuspensionen) kann an andere 3D-Drucker angepasst werden, z. B. tragbare und manuelle Drucker, die mit Ihnen in einem chirurgischen Raum mitgenommen werden können.
In seiner jüngsten Arbeit haben Wissenschaftler kleine Knochenstrukturen in dem Gelatinebad mit menschlichen Knochenzellen und anderen Arten von menschlichen Zellen gedruckt. Die verfestigende Tinte führte lebende Zellen in die Struktur ein, und diese Zellen kamen nach dem Drucken an und begannen sich zu multiplizieren. Die Überlebenswirksamkeit betrug 95%.
Derzeit entwickelt das Team ein Bad zum Drucken größerer Proben und beginnt mit der Durchführung von Tests an kleinen Tieren, um zu überprüfen, ob diese Technologie eine große Wunde so effizient als lebhaftes Transplantat wiederherstellen kann.