«Невероятно создавать такие сложные формы с помощью обычного 3D-принтера для старшеклассников. Новая методика действительно снижает планку для входа в эту область и приближает нас к важную шагу — к превращению тканевой инженерии в медицинскую реальность», — заявил глава исследования Катал О’Коннел из RMIT.

Установка биосовместимого имплантата для восстановления поврежденных костей — не уникальная операция. Как правило, такие имплантаты поставляются в виде трехмерной микроструктуры, подобной каркасу. Эти каркасы содержат соединения, способствующие росту клеток. А за счет того, что внутренняя структура имплантата похожа на структуру натуральной кости, клетки из прилегающей костной ткани пациента начинают мигрировать в него, оседая в пустующих отверстиях. Постепенно биоразлагаемый каркас весь заполняется костными клетками пациента, а его основа растворяется, в результате в месте операции остается лишь натуральная кость.

Однако в комплекте с продвинутыми подходами к восстановлению костей идет ряд серьезных недостатков, который препятствует массовому внедрению этой технологии. Из-за того, что стенки большинства костей тонкие, а их структура слишком сложна, врачи вынуждены использовать исключительно дорогостоящее оборудование, способное детализировать процесс 3D-печати. Команда из RMIT придумала, как решить эту проблему, и успешно создала прототип системы для изготовления костно-восстановительных имплантатов.

Авторы называют свою технологию «3D-печать с негативным шаблоном» и утверждают, что переизобрели печать имплантатов. Новый процесс начинается с печати «негативного» шаблона с пустыми пространствами внутри, а в качестве основного материала используется обычный клей ПВА. С этой задачей способен справиться практически любой 3D-принтер, отметили ученые.

Когда шаблон готов, он помещается в форму, которая заливается биоразлагаемым жидким материалом, заполняющим свободные пространства внутри. Будущий имплантат затвердевает, а клей ПВА растворяется в воде. В результате остается только полимерный каркас, образующий необходимые «строительные леса» для восстановления кости.

Новый подход позволяет изготовить десятки пробных биологических каркасов из различных материалов — от биоразлагаемых полимеров до гидрогелей, силиконов и керамики. При этом размер трехмерной структуры может быть ограничен шириной четырех человеческих волос — около 200 микрон.