Новости

Исследователи из Вашингтонского государственного университета (Washington State University) получили грант в размере 1,5 миллионнов долларов США от Национального института здравоохранения США на разработку и создание технологии печати скелета и отдельных костей. Результатом исследования стало создание образцов, на вид и ощупь идентичных человеческим костям, не уступающих им по своим функциям и устойчивости. Это было сделано благодаря 3D-принтерам, способным создавать объемные модели.

Данная технология поможет в лечении переломов кости, с созданием точной копии кости, а также в ортопедии, стоматологии, лечении остеопороза, когда тонкие и хрупкие кости не переносят слабые нагрузки и провоцирует переломы без видимой причины. В упрощенном виде данные экземпляры, напечатанные на принтере, играют роль строительных “лесов”, исчезая при выздоровлении и срастании перелома. Успешные эксперименты на крысах и кроликах вдохновляют ученых.

– Мы просто сканируем дефект, создаем компьютерную модель и делаем копию, – отмечает профессор Сусмита Боуз (Susmita Bose), куратор проекта и автор технологии. – Добавляя цинк и силикон, нам удалось удвоить прочность материала. Подобные исследования есть и в других институтах, например, в Королевской клинике Глазго (Великобритания), где работает Марк Фрэйм. Его проект сейчас на стадии моделирования.

Известно, что исследователи в течение четырех лет разрабатывали оптимальный состав для изготовления протезов костей. В качестве основы они использовали кальциевую соль фосфорной кислоты (ортофосфат кальция). Из этого материала изготавливался каркас будущего протеза, который впоследствии покрывали предшественниками клеток костной ткани. Чтобы улучшить характеристики искусственных костей, исследователи добавили к основному материалу диоксид кремния и оксид цинка. После этого каркас обжигали в специальной печи при температуре 1250 градусов Цельсия. В результате прочность материала на сжатие возросла в 2,5 раза по сравнению с исходной. Благодаря добавкам также увеличилась скорость образования костной ткани на поверхности протеза. В ходе лабораторных экспериментов, формирование новой ткани началось уже в течение недели после покрытия каркаса клетками-предшественниками.

Исследователи предложили использовать эту технологию при лечении различных повреждений костей. Точные размеры и форму дефекта той или иной кости определяют с помощью томографии. После этого «печатается» каркас соответствующего протеза, который покрывается слоем костной ткани и, наконец, имплантируется пациенту.

В компании Shapeways, внедряющей услуги 3D-принтеров в США отмечают экономическую эффективность технологии: "Раньше создать точную модель кости, хоть
и самой маленькой, стоило хирургам 1,2 тысячи долларов. Теперь с 3D-принтером все стало дешевле в разы". В примере указана стоимость образца в 120
долларов США.