3D-printen van levend weefsels, waaronder hoornvlies, bloedvaten en huid, is geen gemakkelijke taak. Maar het is tenminste alle levende stoffen. Bot, integendeel, is een mengsel van levendige en anorganische verbindingen in een zeer gestructureerde minerale matrix. Met andere woorden, het bot voor 3D-printen is een uitdagende taak.
Dat is de reden waarom bio-ingenieurs zoveel verschillende materialen hebben geprobeerd voor hun synthetische botten, waaronder hydrogels, thermoplasten en biocheramiek. Onlangs ontwikkelde het team van de Universiteit van New South Wales (Australië) "keramische inkt", die kan worden gebruikt tijdens 3D-printen bij kamertemperatuur met behulp van levende cellen en zonder het gebruik van stijve chemicaliën, wat de situatie aanzienlijk heeft verbeterd ten opzichte van eerdere technologieën . Volgens de onderzoekers kan de nieuwe technologie uiteindelijk worden gebruikt om botten direct in het lichaam van de patiënt af te drukken.
Informatie over deze ontwikkeling is gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Functional Materials.
3D-printen van botweefsel heeft vele medische en onderzoekstoepassingen - modellering van botziekten, drugscreening, studie van unieke botmicreamilieu en, mogelijk, het belangrijkste is om beschadigde botten te herstellen in geval van letsel, kanker of andere ziekten.
Moderne gouden standaard voor het repareren van bot is het gebruik van bottransplantatie van een ander deel van het lichaam van de patiënt. Helaas is het gebruik van dergelijke transplantaten geassocieerd met een hoog risico op infectie en kan niet worden gebruikt als de vereiste hoeveelheid botmateriaal te groot is.
In een poging om het nodige synthetische botmateriaal te creëren, maakten universitaire wetenschappers inkt, die in een aquatische omgeving kan worden afgedrukt, zoals het lichaam. Na twee jaar werk creëerden ze een biocompatibel materiaal op basis van calciumfosfaat, dat een pasta op kamertemperatuur vormt. Wanneer geplaatst in het gelatinebad of een andere oplossing, treedt een chemische reactie op, en de pasta stoffen in de poreuze nanokristallijne matrix, vergelijkbaar met de structuur van het oorspronkelijke botweefsel.
Om af te drukken, gebruikten ze de standaard 3D-motor HR 3D-printer met een speciale danza. Kleine naalden variërend van 0,2 tot 0,8 mm geëxtrudeerde inkt in het gelatine-bad met een temperatuur van 37ºC. De technologie genaamd Cobics (keramische omnidirectionele bioprinting in cel-suspensies) kan worden aangepast aan andere 3D-printers, zoals draagbare en handmatige printers die met u kunnen worden ingenomen in een chirurgische kamer.
In zijn recente werk hebben wetenschappers kleine botstructuren gedrukt in het gelatine-bad met menselijke botcellen en andere soorten menselijke cellen. De stollen inkt introduceerde live-cellen in de structuur en deze cellen kwamen na afdrukken en begonnen te vermenigvuldigen. Survival-werkzaamheid was 95%.
Momenteel ontwikkelt het team een bad voor het afdrukken van grotere monsters en begon met het uitvoeren van tests op kleine dieren om te controleren of deze technologie een grote wond zo efficiënt kan herstellen als een levendige transplantatie.