Nowe kości z drukarki

Zaprojektowane na komputerze tkanki można wykorzystać do leczenia uszkodzeń ciała

Publikacja: 01.12.2011 17:39

Prof. Susmita Bose i drukarka produkująca trójwymiarową replikę kości

Prof. Susmita Bose i drukarka produkująca trójwymiarową replikę kości

Foto: Archiwum

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.

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.

Pozostało 87% artykułu
Materiał Promocyjny
Kod Innowacji - ruszył konkurs dla firm stawiających na nowe technologie w komunikacji z konsumentami
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Materiał Promocyjny
Polska na czele rewolucji technologii kwantowych
Nowe technologie
Niewykrywalny bombowiec strategiczny Sił Powietrznych USA odbył pierwszy lot
Nowe technologie
Co mówią kury? Naukowcy opracowali tłumacza, użyli sztucznej inteligencji
Materiał Promocyjny
Bank Pekao wchodzi w świat gamingu ze swoją planszą w Fortnite
Nowe technologie
Prof. Zybertowicz: AI może potraktować ludzkość jak budowniczy autostrad traktują mrowiska