چاپ 3D از پارچه های زنده، از جمله قرنیه، رگ های خونی و پوست، یک کار آسان نیست. اما حداقل این همه پارچه های زندگی است. برعکس، استخوان، ترکیبی از ترکیبات زنده و غیر آلی در یک ماتریس معدنی بسیار ساختاری است. به عبارت دیگر، استخوان برای چاپ سه بعدی یک کار چالش برانگیز است.
به همین دلیل است که مهندسین زیست محیطی مواد مختلفی را برای استخوان های مصنوعی خود، از جمله هیدروژل ها، گرمانرم ها و بیوچرامی ها سعی کردند. به تازگی، تیم دانشگاه نیو ساوت ولز (استرالیا) "جوهر سرامیک" را توسعه داد، که می تواند در طول چاپ 3D در دمای اتاق با استفاده از سلول های زنده و بدون استفاده از مواد شیمیایی سفت و سخت مورد استفاده قرار گیرد، که به طور قابل توجهی بهبود وضعیت در مقایسه با فن آوری های قبلی . به گفته محققان، تکنولوژی جدید در پایان می تواند برای چاپ استخوان ها به طور مستقیم در بدن بیمار استفاده شود.
اطلاعات در مورد این توسعه در مجله مواد پیشرفته عملکردی منتشر شد.
چاپ 3D از بافت استخوانی بسیاری از کاربردهای پزشکی و تحقیقاتی - مدل سازی بیماری های استخوانی، غربالگری مواد مخدر، مطالعه میکرو محیط زیست منحصر به فرد است و احتمالا مهمترین چیز این است که بقیه استخوان های آسیب دیده را در صورت آسیب، سرطان یا سایر بیماری ها بازگرداند.
استاندارد طلای مدرن برای تعمیر استخوان، استفاده از پیوند استخوان از بخش دیگری از بدن بیمار است. متأسفانه، استفاده از چنین پیوند هایی با خطر بالای عفونت همراه است و نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد، اگر مقدار لازم از مواد استخوانی بیش از حد بزرگ باشد.
در تلاش برای ایجاد مواد سنتتیک مصنوعی، دانشمندان دانشگاه، جوهر را ساختند که می تواند در یک محیط آبزی مانند بدن چاپ شود. پس از دو سال کار، آنها مواد زیست سازگار را بر اساس فسفات کلسیم ایجاد کردند که در دمای اتاق قرار می گیرند. هنگامی که در حمام ژلاتین یا یک راه حل دیگر قرار می گیرد، یک واکنش شیمیایی اتفاق می افتد، و خمیر به ماتریس نانوکریستال متخلخل، شبیه به ساختار بافت اصلی استخوان است.
برای چاپ، آنها از چاپگر استاندارد 3D موتور HR 3D با یک متخصص خاص استفاده کردند. سوزن های کوچک از 0.2 تا 0.8 میلیمتر جوهر اکسترود شده به حمام ژلاتین با دمای 37 درجه سانتیگراد. تکنولوژی به نام COBICS (BIOPRINTING OMNIDIVIRECTIONAL سرامیک در سلول های سلولی) می تواند به سایر پرینترهای 3D مانند چاپگرهای قابل حمل و دستی سازگار شود که می تواند با شما در یک اتاق جراحی گرفته شود.
در کار اخیر خود، دانشمندان ساختارهای کوچک استخوان را در حمام ژلاتین حاوی سلول های استخوان انسان و سایر انواع سلول های انسانی چاپ کرده اند. جوهر جامد سلول های زنده را به ساختار معرفی کرد و این سلول ها پس از چاپ وارد شدند و شروع به ضرب کردند. اثربخشی بقا 95٪ بود.
در حال حاضر، تیم یک حمام برای چاپ نمونه های بزرگتر را توسعه می دهد و شروع به انجام آزمایشات بر روی حیوانات کوچک برای بررسی اینکه آیا این تکنولوژی می تواند یک زخم بزرگ را به عنوان یک پیوند پر جنب و جوش بازگرداند.