Новый материал разрешит "отремонтировать" кости с помощью 3D-печати

Кроме этого, готовый имплантат, оказавшись внутри тела, понемногу превращается в настоящую кость, что даёт хирургам недорогой и многофункциональный метод "отремонтировать" перелом.

Увлекательно, кто бы в прошлом мог подумать, что обычные белые чернила станут пригодными в хирургии, в особенности при переломах костей? Но незадолго учёные разработали как раз такие "чернила", которые можно применять в 3D-печати эластичных костных имплантатов всякого размера и формы, – от цилиндрических структур костей ноги до целого черепа. Помимо этого, готовый имплантат, оказавшись внутри тела, понемногу превращается в настоящую кость, что даёт хирургам недорогой и универсальный метод "отремонтировать" перелом.

Сегодня при разных серьёзных травмах костей (к примеру, при переломе) применяется два основных метода лечения – кость берётся из других частей тела (как правило, из бедра либо ребра) либо применяются имплантаты. И правда 2-й вариант менее больной, современные имплантаты частенько являются хрупкими и не могут быть видоизменены во время самой операции. Порой применяются и металлические имплантаты, впрочем это не может быть непрерывным решением, к примеру, для детей, чей организм ещё не произошел и продолжает расти. Ясно, что металлические имплантаты не будут расти совместно с пациентом.

Сейчас же Рамилля Шах (Ramille Shah) и её сотрудники из Северо-Западного института США разработали специальные чернила, которые можно с поддержкой трёхмерной печати преобразовать в костные имплантаты. Последние, по заявлению изыскателей, будут иметь крепкую схему, но при этом оставаться невообразимо гибкими. Такие колляции сумеют позволить хирургам резать и манипулировать ими во время операции, дабы получить безупречную форму.

Сам материал изготовлен из традиционного для этой ветви гидроксиапатита (hydroxyapatite) – это минерал, который встречается в костях, и PLGA — полимера, который объединяет минеральные частицы совместно. Именно это сочетание и определяет упругость имплантата. Подчеркивается, что PLGA является биосовместимым и биоразлагающимся полимером, который применяется в практически всех медицинских областях.

Из слов учёных, в имплантат, оказавшийся на необходимом месте, стремительно проникают кровеносные сосуды и неестественная ткань понемногу превращается в настоящую костную.

Эксперты назвали новинку "сверхэластичной костью". По их словам, материал сгодится хирургам-реконструкторам в очень многих областях, начиная от переломов костей до внедрения имплантатов, которые помогают возобновлению лица после травмы либо химиотерапии.

Учёные говорят, что иные вещества могут быть также добавлены в разработанные ими "чернила", к примеру, антибиотики. "Мы можем включить антибиотики, дабы уменьшить вероятность вирусы после хирургической операции. Мы также можем сочетать чернила с разными типами факторов роста, если это необходимо для последующего увеличения регенерации. Это очень многофункциональный материал", — добавляет Шах.

"В нашем представлении врачи могли бы применять трёхмерную печать и сверхэластичные костные чернила прямо в больницах, так что хирурги смогут сделать индивидуальные имплантаты всего за двадцать четыре часа. Можно применять готовые примеры либо имплантаты, сделанные под определенного пациента с поддержкой сканирования", — говорит Шах.

Адам Якус (Adam Jakus) из Северо-Западного института считает, что имплантаты так отменно "подражают" естественным костям благодаря своей пористой структуре и минеральным веществам, что организм принимает их за неполноценные кости, нуждающиеся в восстановлении.

В процесе тестирования имплантаты вылечили позвоночные недостатки у крыс так же стремительно и хорошо, как и существующие способы лечения. Через восемь недель после внедрения материала ученые нашли, что новые кровеносные сосуды проросли в имплантат, а это нужный этап для сохранения ткани, формирующей кость. Кроме того, кости начали формироваться в имплантате из существующих стволовых клеток крыс.

Учёные также сотворили имплантат для поправления части черепа макаки-резуса. Первоначально имплантат получился достаточно огромным, но хирургам получилось обрезать его конкретно по форме во время операции. Через четыре недели имплантат прижился без каких-либо знаков вирусы либо других побочных эффектов.

Из слов Шаха, новый материал может возникнуть в клиниках уже в течение ближайших пяти лет, но раньше нужно провести ещё ряд изучений, в том числе на человеке. Пока же эксперименты проводились только на звериных. "Работа показывает, что материал может стать прорывом в ортопедической, черепно-лицевой и детской хирургии, когда дело доходит до поправления и регенерации кости", — добавляет учёный.

Изучение описано в научном жкрнале Science Translational Medicine.

Добавим, что это далеко не 1-й случай применения трёхмерной печати в медицине. На днях мы писали о том, что молодые хирурги будут учиться оперировать на модели человека, распечатанной на 3D-принтере. А сделанные с помощью аддитивной печати зубы защитят рот от бактерий. О других значимых достижениях в области трёхмерной печати читайте в нашей особой рубрике.