Materiał, który wygląda jak kość i zachowuje się jak kość, opracowali specjaliści z Uniwersytetu Stanu Waszyngton. Został stworzony przy użyciu trójwymiarowej drukarki nanoszącej dowolny materiał – warstwa po warstwie – na przestrzenną strukturę.
Dla specjalistów w dziedzinie medycyny regeneracyjnej to przełom – wreszcie mogą od zera zaprojektować kształt kości czy zębów i wydrukować je na specjalnie przygotowanej do tego celu maszynie.
W ten sposób można wytworzyć „części zamienne" do operacji ortopedycznych (m.in. protezy biodra), leczyć osteoporozę czy nawet wyprodukować nowe zęby potrzebne do zabiegów stomatologicznych.
Inżynieria zęba
– Jeżeli lekarz ma skan tomograficzny uszkodzenia, to my możemy zamienić to w plik programu do projektowania inżynierskiego i wykonać rusztowanie niezbędne do odtworzenia tkanki – obiecuje prof. Susmita Bose, która prowadziła te eksperymenty. Jej zdaniem ta technika trafi do powszechnego użytku już za kilka lat.
W magazynie „Dental Materials" opisuje, w jaki sposób nową technikę przetestowano w laboratorium. Jej zespół ma już za sobą pierwsze próby w organizmach zwierząt laboratoryjnych. Do testów wykorzystano króliki i szczury.
Przygotowanie mieszanki materiałów zajęło cztery lata. Naukowcy wykorzystali komercyjnie dostępną drukarkę 3D. To urządzenie potrafiące nanieść – warstwa po warstwie – materiał plastyczny, dokładnie odtwarzając kształt zapisany w pliku cyfrowym.
Wcześniej w ten sposób naukowcy produkowali skomplikowane mechanizmy, nawet działający samochód, pojedyncze tkanki ciała.
Trójwymiarowa drukarka działa na podobnej zasadzie co drukarka atramentowa – z wielu dysz natryskiwany jest materiał (w przypadku zwykłej drukarki jest to atrament). W przypadku drukarek 3D głowica jest ruchoma i natryskuje masę plastyczną.
Naukowcy z Uniwersytetu Stanu Waszyngton dodali do zwykle wykorzystywanej masy plastycznej cynk i krzem. W ten sposób uzyskali dodatkową twardość szkieletu. Drukarka natryskiwała warstwy o grubości zaledwie 20 mikronów, czyli mniej więcej połowy średnicy ludzkiego włosa.
Znika bez śladu
W ten sposób powstało rusztowanie dla ludzkich komórek kości – szkielet, który podtrzymywał gromadzące się nowe tkanki.
Dołącz do nas na Facebooku
Najważniejsze jednak, że to rusztowanie znikało, gdy prawdziwa tkanka zaczynała się pojawiać. – Możemy wykorzystać ceramiczny proszek przypominający kość. I możemy z niego stworzyć, co tylko zapragniemy, na komputerze – mówi prof. Susmita Bose. – Najlepiej nadaje się do zastosowań o niskich obciążeniach. Ale możemy z niego wykonać rusztowanie, które w kontrolowany sposób będzie się rozpadać, podczas gdy tkanka kostna będzie się rozrastać.
– Przewiduję, że za 10 do 20 lat chirurdzy będą wykorzystywać tę technikę wraz z substancjami przyspieszającymi wzrost kości do regenerowania m.in. szczęki czy kręgosłupa – zapowiada prof. Bose.
Podobne techniki wykorzystujące drukarki trójwymiarowe były już testowane m.in. do produkowania mięśni, naczyń krwionośnych czy zębów. Jak przypomina sieć BBC, w tym roku szkocki szpital Monklands przeprowadził próbę z drukowaniem tkanki kości przy użyciu podobnego sprzętu. Najpierw wykonano „projekt", używając tomografii komputerowej, a następnie cyfrowa drukarka 3D wykonała potrzebny element dokładnie na zamówienie.
