Нов 3D-принтиран материал може да подпомогне костната регенерация

Накратко: Учените са разработили нов 3D-принтиран хипереластичен материал от хидроксиапатит, който може значително да ускори процеса на костна регенерация. Този биоразградим и порьозен имплант успешно е тестван при животни, като демонстрира способност да стимулира превръщането на стволови клетки в костни и да се интегрира лесно с кръвоносната система.
Credit: A. Jakus et al., Science Translational Medicine (2016)
Credit: A. Jakus et al., Science Translational Medicine (2016)

3D-принтирани импланти могат да ускорят израстването но нови кости при животните. Това беше съобщено в края на септември от учени в списанието „Science Translational Medicine“. Наречен хипереластична „кост“, този биоинженерен материал, би могъл също да бъде и евтин, много функционален и лесен за принтиране и употреба при възстановяването или регенерацията на кости при хората.

Присадените кости, които помогнали при възстановяването след наранявания на костта при плъхове и маймуни, са изработени от хидроксиапатит – минерал, който се намира в костите и зъбите и същевременно е биоразградим полимер.

„Материалът притежава уникални свойства, които го правят изключително еластичен” – заяви на прес-конференция съавторът Рамил Шах от  Северозападния университет в Еванстон, Илинойс. „Когато го стиснем или  деформираме, той приема  първоначалната си форма.”

Когато Шах и нейните колеги поставили човешки стволови клетки от костен мозък върху проба от хипереластичната „кост”, дори само нейното присъствие беше достатъчно да ускори процеса  им на съзряване и да ги превърне в костни клетки (този тип стволови клетки може също да образува мастни клетки и хрущял). „Стуктурата на  „костта” служи и като източник, който клетките използват, за да формират свои естествени материали” – каза Адам Якус на пресконференцията, който също е член на екипа.

За де се провери дали присаждащите се кости са безопасни за имплантиране, екипът поставил хипереластична „кост” под  кожата на мишки. Биоматериалът е порьозен, което позволява на кръвоносните съдове на гризача бързо да обхванат и включат присаждащата се кост в тялото, без да предизвикват реакция от страна на имунната система.

След като били имплантирани в гръбнака на плъховете, 3D-принтираните присадки спомогнали за изграждането на кост, зарастването и излекуванто на  гръбначните стълбове на животните. Имплантът също така е абсорбиращ – може да бъде комбиниран с антибиотици и протеини, които активират растежа на костта.

Накрая екипът използвал хипереластична „кост“, за да  замести слаба, нездрава част от черепа на маймуна. Хирурзите не били сигурни каква е степента на увреждането, така че изследователите принтирали голям имплант, който да бъде изрязан до необходимия размер в операционната. Това означава, че формата на един имплант може лесно да бъде манипулирана, дори в последния момент, и при хората. След четири седмици, черепът на маймуната се възстановил и имплантът бил добре обхванат от кръвоносни съдове.

Другите материали, които в последно време се използват за възстановяването на кости, са твърде чупливи; освен това е трудно за хирурзите да работят с тях.

„Хипереластичната „кост”, от друга страна, може лесно да бъде рязана, навивана, сгъвана и съшивана към тъканта“ – казва Шах. „Тъй като е тя е еластична, може да бъде натискана, приспособявана и може да се разширява до момента, в който механически да се прикрепи сама в дадено пространство, без да бъде лепена или съшивана.”

Биоматериалът е и здрав; когато екипът принтирал сегмент от бедрена кост, той успял да понесе тежест до 68 кг, преди да поддаде.

Не е ясно защо тези материали са толкова ефективни, когато са принтирани по този начин. Възможно е това да е така, тъй като имплантите са имитация на истинските кости, но не безупречна.

„Вероятно клетките ги възприемат като може би незавършена кост” – каза Якус. „Това още повече ги подтиква към ремоделиране на импланта и превръщането му  в естествена кост.”

Якус и колегите му предвиждат, че техните нови „бои” ще бъдат полезни при  осъществяването на възстановителни и пластични операции. Материалът също може да предотврати евентуални по-късни операции за заместване на импланти, които вече не пасват добре при децата.

„Материалът е разработен да се смалява и ремоделира в естествена кост, която да расте заедно с пациента” – казва Шах.

Боите са лесни за съхранение и могат бързо да бъдат използвани за принтиране при стайна температура.

„Мисля, че в идеалната ситуация би било чудесно, ако разполагаме с тези принтери в болнична обстановка, която да ни даде възможността да ги зареждаме с хипереластичните бои за „кости“ и така тези машини ще бъдат способни да произвеждат специфични импланти за пациентите, в рамките на 24 часа” – казва Шах.

Тя и нейният екип се надяват да започнат клинични опити в рамките на пет години.

Превод: Невяна Рогожерова

Източник: PopSci

Живейте по-добре с наука!

  • Развийте критично мислене и изградете защита срещу дезинформация.

  • Придобийте ключови умения за по-добър живот с нашите курсове във формат текст, видео и аудио.

  • Открийте новостите и иновациите в медицината.

  • Само 3 минути дневно са достатъчни, за да трансформирате живота си!

  • Всеки месец ви очаква нов брой с увлекателни статии по биология, космос, технологии, история, медицина и много други.

Изживейте науката навсякъде и по всяко време, като я четете на най-удобното за вас устройство.

 
Годишен абонамент
ВИЖ ПОВЕЧЕ
  • Безкрайно знание - списание, видеа, аудио, книги и т.н.
  • Достъп от всякъде
  • Социална мрежа за знание с хора като вас.

Създадохме платформа, която предлага курсове и ръководства, насочени към решаването на житейски предизвикателства чрез научно обосновани методи. Тя не само подпомага личностното развитие, но и предоставя ценни знания за водене на по-здравословен, успешен и пълноценен живот. Благодарение на научния подход, потребителите ще имат възможност да подобрят своето благосъстояние и да постигнат по-високо качество на живот.

БГ Наука
Powered by  GDPR Cookie Compliance
Правила на поверителност

Използваме „бисквитки“, за да персонализираме съдържанието и рекламите, да предоставяме функции на социални медии и да анализираме трафика си. Също така споделяме информация за начина, по който използвате сайта ни, с партньорските си социални медии, рекламните си партньори и партньори за анализ.

Можете да коригирате всички настройки на „бисквитките“, като отворите разделите вляво.