Новый биоматериал для использования в 3D-принтерах

Что может напечатать 3D-принтер?

Использование 3D-принтеров в современной действительности становится все более активным — в частности, в сфере медицины. Так, недавно ученые создали новый уникальный материал, который по всем прогнозам в скором будущем станет использоваться в качестве искусственной кости, заменив привычные имплантаты, протезы из пластика, металла.

Что это за материал? При создании пластика использовалось два вещества:

• Минерал гидроксиапатит. Вещество, присутствующее в настоящих костях и отвечающее за обеспечение их жесткости, устойчивости к внешним нагрузкам;
• Полиэфир поликапролактона. Данный материал уже известен медицине. Представляет собой биосовместимый полимер, наделяющий искусственные кости высокой эластичностью.

О достоинствах искусственной кости

1. На полимерную часть приходится всего 10%, но этого вполне достаточно, чтобы наделить протезы высоким уровнем эластичности — кости, импланты, созданные из представленного материала, можно растягивать на 30-60% от их длины без риска разрушить структуру.
2. Еще одно несомненное достоинство материала, которое весьма ценится в медицине, — высокая пористость: около половины объема «искусственной кости» составляют микропустоты. В эти пустоты проникают клетки организма, осуществляя регенерацию: с течением времени в искусственных костях разрастаются кровеносные сосуды, появляется натуральная костная ткань. На следующем этапе регенерации поликапролактон разрушается до воды, углекислоты и капроновой кислоты, а внутри имплантата остаются только клетки организма и минеральная часть.
3. Из второго пункта вытекает приятное следствие — биосовместимость материала с костными тканями человеческого, животного организма. На данный момент эксперименты проводились только на животных, и время наблюдения за реакцией организма исчисляется только неделями, но прогнозы весьма перспективны — организм не просто принимает материал, но быстро «принимает его за своего», и имплант, протез в скором времени обрастает клетками, сосудами.
4. Еще одно достоинство обусловлено не столько характеристиками уникального материала, сколько возможностями современных принтеров 3D печати. С помощью уникальных программ медики и ученые имеют возможность создавать конструкции самых разных форм и размеров — вплоть до мельчайших нюансов. Таким образом, если технология производства имплантов из пластика себя оправдает, можно рассчитывать на то, что в скором будущем будут создаваться высокоточные импланты, которые не нужно будет «подгонять», обтачивать и так далее.
5. Наконец, отдельного внимания заслуживает высокая скорость создания протезов. Если сегодня на изготовление имплантата, протеза уходит от нескольких дней до нескольких месяцев, то 3D-принтер справится с подобной задачей за несколько часов. Стоит ли говорить о том, насколько глобальные перспективы это открывает для врачей и их пациентов?

Искусственный «кракас» для костей: перспективы

Стоит повториться: на сегодняшний день пока рано говорить о том, что технология однозначно уникальна, революционна и полезна. До сих пор материал не использовался при пересадке в человеческий организм, да и в случае с животными срок наблюдения за экспериментами столь мал, что давать полноценные прогнозы вряд ли кто возьмется. Но есть несколько факторов, позволяющих надеяться, что за представленным материалом действительно будущее.

Во-первых, методика имплантации искусственных материалов, которые впоследствии заселяются клетками организма, не нова — такие материалы медики называют скеффолдами (каркасами). Технология развивается, появляются отдельные ее направления — например, скеффолды со стволовыми клетками (пока не применяются на практике).

Во-вторых, эксперименты были проведены на животных, и опыты были удачными. С помощью представленного материала медики вылечили перелом позвоночника у крысы, также искусственная кость из нового материала была вживлена макаке вместо одного из элементов черепа — никакого негативного ответа от иммунной системы в обоих случаях не поступало: кровеносные сосуды быстро проникали в имплантаты, протезы, заселяя их живыми клетками.

Технологии вживления имплантов в СПб активно развиваются. Современные медицинские центры имеют в своем распоряжении новейшее оборудование и тщательно следят за развитием мировой медицины в этой области, что позволяет надеяться: если представленный материал оправдает себя на все сто процентов и будет принят светилами мировой медицины благосклонно, очень скоро в медицинских центрах Санкт-Петербурга появится новая услуга — быстрое и безопасное протезирование, стоимость которого будет, скорее всего, на порядок ниже цен, которые предлагаются сегодня на стандартные протезы, процедуры вживления имплантатов. А пока остается только ждать и следить за новостями мировой медицины.