3D-utskrift av levande tyger, inklusive hornhinnan, blodkärl och hud, är inte en lätt uppgift. Men åtminstone är det alla levande tyger. Ben, tvärtom är en blandning av levande och oorganiska föreningar i en starkt strukturerad mineralmatris. Med andra ord är benet för 3D-utskrift en utmanande uppgift.
Därför försökte bio-ingenjörer så många olika material för sina syntetiska ben, inklusive hydrogeler, termoplast och biocheramics. Nyligen utvecklade teamet av University of New South Wales (Australien) "keramisk bläck", som kan användas under 3D-utskrift vid rumstemperatur med levande celler och utan användning av styva kemikalier, vilket avsevärt förbättrade situationen jämfört med tidigare teknik . Enligt forskarna kan den nya tekniken i slutet användas för att skriva ut ben direkt i patientens kropp.
Information om denna utveckling publicerades i det avancerade funktionella materialmagasinet.
3D-utskrift av benvävnad har många medicinska och forskningsanvändningar - modellering av bensjukdomar, läkemedelsscreening, studie av unik benmikromiljö och, eventuellt det viktigaste är att återställa skadade ben i händelse av skada, cancer eller andra sjukdomar.
Modern guldstandard för reparation av ben är användningen av bentransplantation från en annan del av patientens kropp. Tyvärr är användningen av sådana transplantat förknippade med en hög risk för infektion och kan inte användas om den erforderliga mängden benmaterial är för stort.
I ett försök att skapa det nödvändiga syntetiska benmaterialet gjorde universitetsforskare bläck, som kan skrivas ut i en vattenmiljö, som kropp. Efter två års arbete skapade de ett biokompatibelt material baserat på kalciumfosfat, som bildar en pasta vid rumstemperatur. När den placeras i gelatinbadet eller en annan lösning uppträder en kemisk reaktion och pastaen stärker i den porösa nanokristallina matrisen, som liknar strukturen hos den ursprungliga benvävnaden.
För utskrift använde de standard 3D-motor HR 3D-skrivare med en speciell dueza. Små nålar som sträcker sig från 0,2 till 0,8 mm extruderat bläck i gelatinbadet med en temperatur på 37ºC. Tekniken som heter Cobics (keramisk omnidirectional biophinting i cellsuspensioner) kan anpassas till andra 3D-skrivare, till exempel bärbara och manuella skrivare som kan tas med dig i ett kirurgiskt rum.
I sitt senaste arbete har forskare tryckt små benkonstruktioner i gelatinbadet innehållande humana benceller och andra typer av humana celler. Det stelnande bläcket introducerade levande celler i strukturen, och dessa celler anlände efter utskrift och började multiplicera. Överlevnadseffektivitet var 95%.
För närvarande utvecklar laget ett bad för att skriva ut större prover och började genomföra test på små djur för att kontrollera om denna teknik kan återställa ett stort sår så effektivt som en livlig transplantation.