Ученые и хирурги из Медицинской школы Нью-Йоркского университета и Колледжа стоматологии Нью-Йоркского университета в Нью-Йорке опубликовали исследование с подробным описанием 3D-печатных имплантатов, которые растворяются по мере заживления кости.
По словам старшего исследователя Пауло Коэльо, «наш 3D-каркас представляет собой лучший имплантат из-за его способности регенерировать настоящую кость»,
«Результаты нашего последнего исследования приближают нас к клиническим испытаниям и потенциальным костным имплантатам для детей, живущих с деформациями черепа с рождения, а также для ветеранов, стремящихся восстановить поврежденные конечности».
К клиническим испытаниям
Прежде чем напечатанные на 3D-принтере имплантаты Нью-Йоркского университета можно будет использовать для заживления костей человека, в настоящее время их необходимо сначала протестировать на модели живого животного.
В этом исследовании команда продемонстрировала, что имплантаты можно использовать для регенерации кости через небольшие отверстия в черепах мышей и отсутствующие части конечностей и челюстей кроликов длиной до 1,2 см.
3D печать костей
Костные имплантаты в исследовании Нью-Йоркского университета напечатаны на 3D-принтере, чтобы имитировать форму дефектной кости. Из-за пористости искусственные имплантаты выполнены в виде решетчатых структур (скаффолдов), которые также способствуют прорастанию через них новых тканей.
В качестве основы для имплантатов используется гель, содержащий взвешенные частицы трикальцийфосфата - минерала, характерного для натуральной кости. Этот минерал делает имплантаты рассасывающимися в организме.
Чернила Carbon Black, которые смываются перед имплантацией, также используются в качестве поддерживающего материала, заполняющего центр кости по окружности.
Минимизация побочных эффектов
После 3D-печати кальцинированные имплантаты покрываются дипиридамолом, разжижающим кровь препаратом, который предотвращает свертывание крови, а также притягивает костные стволовые клетки. В ходе исследования покрытие из дипиридамола ускорило формирование кости более чем на 50 % по сравнению с образцами без покрытия.
Брюс Н. Кронштейн, соавтор исследования, говорит: «Дипиридамол оказался ключом к успеху имплантата. А поскольку имплантат постепенно резорбируется, лекарство высвобождается понемногу и локально в кость, а не во все тело, тем самым сводя к минимуму риск аномального роста кости, кровотечения или других побочных эффектов».
Следующие шаги
Команда Нью-Йоркского университета ожидает получения патента на 3D-печатные каркасы, описанные в этом исследовании. Следующим шагом является испытание имплантатов на более крупных животных с постепенным переходом к будущим клиническим испытаниям.
Другие материалы, которые в настоящее время проходят исследования на предмет их потенциала для улучшения способа изготовления костных имплантатов, включают шелковый PLA, наноалмазы и 3D-Paint от Shah-lab, дочерней компании Dimension Inx.
«Форма и функциональное восстановление длинной кости с использованием 3D-печатных биоактивных каркасов» опубликована в Интернете в Журнале тканевой инженерии и регенеративной медицины. В соавторстве с Ником Товаром, Лукашем Витеком, Пабло Атрией, Майклом Собьераджем, Мишель Бауэрс, Кристофером Лопесом, Брюсом Кронштейном и Пауло Г. Коэльо.