Oamenii de știință folosesc noua cerneală cu calciu pentru a imprima 3D „oase” cu celule vii
Imprimantele 3D pot deveni, într-o zi, un dispozitiv al sălilor de operație – oamenii de știință australieni au demonstrat că pot imprima structuri asemănătoare oaselor care conțin celule vii.
Oamenii de știință de la UNSW Sydney au dezvoltat o cerneală pe bază de ceramică care ar putea permite chirurgilor în viitor să imprime părți osoase 3D completate cu celule vii care ar putea fi utilizate pentru a repara osul deteriorat.
Folosind o imprimantă 3D care distribuie o cerneală specială compusă din fosfat de calciu, oamenii de știință au dezvoltat o nouă tehnică…
…cunoscută sub numele de bioprintare ceramică omni-direcțională în suspensie celulară (COBICS), care le permite să imprime structuri asemănătoare oaselor care se întăresc în puține minute când sunt introduse în apă.
„Aceasta este o tehnologie unică care poate produce structuri care imită îndeaproape țesutul osos”, a spus el, indicând remedierea defectelor osoase cauzate de accidente sau cancer.
Profesorul asociat Kristopher Kilian, care a dezvoltat tehnologia revoluționară împreună cu dr. Roohani, spune că celulele vii pot face parte din structura tipărită 3D.
Până acum, spune el, realizarea unei bucăți de material asemănător oaselor pentru a repara osul pacientului implica mai întâi intrarea într-un laborator pentru fabricarea structurilor folosind cuptoare la temperaturi ridicate și substanțe chimice toxice.
„Acest lucru produce un material uscat care este apoi dus la un cadru clinic sau la laborator, unde îl spală bine și apoi adaugă celule vii în el”, spune profesorul Kilian.
„Interesant asupra tehnicii noastre este că îl puteți extruda direct într-un loc în care există celule, cum ar fi o cavitate în osul unui pacient.
Putem merge direct în os unde sunt celule, vase de sânge și grăsimi și imprimăm o structură asemănătoare oaselor care conține deja celule vii, chiar în acea zonă.”
Într-o lucrare de cercetare publicată recent în Advanced Functional Materials, autorii descriu modul în care au dezvoltat cerneala specială într-o matrice de microgel cu celule vii.
„Cerneala exploatează un mecanism de reglare prin nanocristalizarea locală a componentelor sale în medii apoase, transformând cerneala anorganică în nanocristale de apatită osoasă blocate mecanic”, spune Dr. Roohani.
Cu alte cuvinte, formează o structură care este similară din punct de vedere chimic cu blocurile de construcție osoase.
Cerneala este formulată în așa fel încât conversia să fie rapidă, netoxică într-un mediu biologic și …
…începe numai atunci când cerneala este expusă fluidelor corporale, oferind un timp de funcționare amplu pentru utilizatorul final, cum ar fi chirurgii.
El spune că atunci când cerneala este combinată cu o substanță de colagen care conține celule vii, aceasta permite fabricarea pe loc a țesuturilor asemănătoare oaselor care…
…pot fi potrivite pentru ingineria țesutului osos, modelarea bolilor, screeningul medicamentelor și aplicații de reconstrucție a unor defecte osteocondrale.
A existat deja un interes deosebit din partea chirurgilor și a producătorilor de tehnologie medicală.
Prof. Kilian crede că, în timp ce abia începe, acest nou proces de imprimare osoasă ar putea deschide un mod cu totul nou de tratare și reparare a țesutului osos.
…de la utilizarea cernelii pentru a crea os în laborator pentru modelarea bolilor, ca material bioactiv pentru restaurarea dentară, la reconstrucția directă a oaselor la un pacient”, spune A / Prof. Kilian.
„Îmi imaginez o zi în care un pacient care are nevoie de o grefă osoasă poate intra într-o clinică unde structura anatomică a osului său este reprodusă, tradusă pe o imprimantă 3D și imprimată direct în cavitate cu propriile sale celule.”
