Многим людям требуются операции по замене костей черепа и лица – обычно в ходе такой процедуры используется фрагмент костей ног самого пациента. Тем не менее, результаты нередко оставляют желать лучшего, не говоря о возможных осложнениях. К счастью, сейчас активно ведутся исследования альтернативных методов изготовления костей, идеально подходящих для конкретного участка. Речь идет о 3D-печати частично пластиковых конструкций, на которых можно разместить живые клетки. Однако трудность в том, чтобы стимулировать клетки формировать костную ткань – для этого ученые из Университета Джонса Хопкинса использовали костный порошок.
Ученые работали над 3D-печатью имплантатов из пластика – в данном случае, поликапролактона, биоразлагаемого материала с низкой температурой плавления (80-100 градусов). Этот пластик обеспечивает необходимую прочность, но не способен стимулировать рост клеток – поэтому исследователи использовали его в сочетании с порошкообразным костным материалом, полученным от коров. Именно костный порошок содержит структурные белки, позволяющие стволовым клеткам образовывать костную ткань. Кроме того, по словам ученых, порошок делает пластик более шершавым, что способствует закреплению клеток и усилению факторов роста.
Для оценки потенциала композитного материала ученые протестировали разные сочетания костного порошка и поликапролактона. Материал с максимальным содержанием костей, 85%, оказался вообще не подходящим для 3D-печати – конструкции просто разваливались. Что касается других сочетаний, которые удалось напечатать, они были оценены с точки зрения способности стимулировать рост клеток. Для этого в конструкции были использованы стволовые клетки, извлеченные из жировой ткани пациента в ходе липосакции.
Спустя три недели ученые оценили результаты – наибольший прогресс на пути превращения в костную ткань показал имплантат с содержанием костного порошка 70%. Образцы с содержанием костного материала 30% также показывали хорошие результаты во всех испытаниях, хотя и не настолько впечатляющие – поэтому исследователи решили провести эксперимент в реальных условиях.
В ходе эксперимента ученые пересадили напечатанные на 3D-принтере костные имплантаты в черепа мышей, в которых были проделаны отверстия, неспособные срастись самостоятельно. Через некоторое время мышам сделали компьютерную томографию, которая показала, что материал с содержанием 30% и 70% костного порошка привел к гораздо более быстрому развитию костной ткани по сравнению с имплантатами из чистого поликапролактона.
Эксперименты с различными сочетаниями все еще продолжаются – ученые намерены определить их преимущества и недостатки, а также провести испытания с человеческими костями и другими усовершенствованиями, которые, в частности, могут стимулировать образование новых кровеносных сосудов.
поделиться статьей с друзьями
добавить сообщение