Drukowanie 3D żywących tkanin, w tym rogówki, naczynia krwionośne i skórę, nie jest łatwym zadaniem. Ale przynajmniej to wszystkie żywe tkaniny. Kość, wręcz przeciwnie, jest mieszaniną związków żywych i nieorganicznych w wysoce strukturalnej matrycy mineralnej. Innymi słowy, kość do drukowania 3D jest trudnym zadaniem.
Dlatego bio-inżynierowie próbowali tak wiele różnych materiałów do ich syntetycznych kości, w tym hydrożelach, termoplastyki i biocheramice. Ostatnio zespół Uniwersytetu Nowej Południowej Walii (Australia) rozwinęły "atrament ceramiczny", który może być stosowany podczas drukowania 3D w temperaturze pokojowej za pomocą żywych komórek i bez użycia sztywnych chemikaliów, co znacznie poprawiło sytuację w porównaniu z wcześniejszymi technologiami . Według naukowców nowa technologia w końcu może być używana do drukowania kości bezpośrednio w ciele pacjenta.
Informacje o tym rozwoju zostały opublikowane w zaawansowanym magazynie materiałów funkcjonalnych.
3D-Drukowanie tkanki kostnej ma wiele zastosowań medycznych i badawczych - modelowanie chorób kości, badań przesiewowych, badania unikalnego mikrośrodowiska kości, a prawdopodobnie najważniejszą rzeczą jest przywrócenie uszkodzonych kości w przypadku obrażeń, raka lub innych chorób.
Nowoczesny standard złota do naprawy kości jest stosowanie przeszczepu kości z innej części ciała pacjenta. Niestety, stosowanie takich przeszczepów jest związane z wysokim ryzykiem zakażenia i nie można go użyć, jeśli wymagana ilość materiału kości jest zbyt duża.
W celu stworzenia niezbędnego syntetycznego materiału kości, naukowcy uniwersytecki wykonany atrament, który można wydrukować w środowisku wodnym, takim jak ciało. Po dwóch latach pracy stworzyli biokompatybilny materiał na bazie fosforanu wapnia, który tworzy pasty w temperaturze pokojowej. Po umieszczeniu w kąpieli żelatynowej lub innego roztworem występuje reakcję chemiczną, a pastę zestalą się w porowatej matrycy nanokrystalicznej, podobnej do struktury oryginalnej tkanki kostnej.
W przypadku drukowania używali standardowej drukarki 3D 3D HR 3D z specjalną Dumeza. Małe igły od 0,2 do 0,8 mm wytłaczanego atramentu do kąpieli żelatynowej o temperaturze 37 ° C. Technologia o nazwie COBICS (ceramiczne jednobiorcze bioprinting w zawiesinach komórek) można dostosować do innych drukarek 3D, takich jak drukarki przenośne i ręczne, które można zabierać ze sobą w pomieszczeniu chirurgicznym.
W jego niedawnej pracy naukowcy wydrukowali małe struktury kostne w kąpieli żelatynowej zawierającej ludzkie komórki kości i inne rodzaje ludzkich komórek. Atrament krzepnięcia wprowadził na żywo komórki do struktury, a komórki te przybyły po drukowaniu i zaczęły się rozmnożyć. Skuteczność przeżycia wynosiła 95%.
Obecnie zespół rozwija kąpiel do drukowania większych próbek i rozpoczął przeprowadzanie testów na małych zwierzętach, aby sprawdzić, czy ta technologia może przywrócić dużą ranę tak skutecznie jako żywy przeszczep.