Новые 3D-технологии помогут в восстановлении костей и мягких тканей
Исследователи Oregon Health & Science University разработали новую 3D-технологию для создания мелких блоков, которые могут быть собраны по принципу конструктора Лего. Они призваны помочь в лечении и восстановлении поврежденных костей и мягких тканей.
Маленькие блоки, напечатанные на 3D-принтере, были разработаны для сращения сломанных костей. Исследователи надеются, что данная технология поможет создать в будущем искусственные органы для трансплантации человеку.
Согласно новым исследованиям, опубликованным в Advanced Materials, маленькие полые блоки служат в качестве строительных лесов, на которых твердые и мягкие ткани растут намного лучше, чем при использовании стандартных методов восстановления костей. Каждый блок представляет собой кубик размером 1,5 миллиметра, что по размеру приблизительно равно размеру блохи.
«Запатентованные нами блоки, используемые по принципу строительных лесов, просты в использовании: их можно собрать вместе, как Лего, и располагать их в различных конфигурациях, чтобы решить поставленную задачу, учитывая ее сложность и размеры», — рассказал доктор Луис Бертассони, возглавляющий проект. Также он является доцентом Школы стоматологии и доцентом факультета биомедицинской инженерии в OHSU.
Для разработки и оценки технологии Бертассони сотрудничал с коллегами из OHSU, Университета Орегона, Нью-Йоркского университета и Mahidol University в Таиланде.
Использование микроблоков показало себя намного лучше других современных методов восстановления костей. Обычно для восстановления сложных переломов, хирурги-ортопеды используют металлические стержни или пластины, а затем устанавливают биосовместимые материалы, заполненные порошками или пастами, которые способствуют заживлению.
Уникальным преимуществом представленной системы состоит в том, что полые блоки могут быть заполнены небольшим количеством геля, содержащего необходимые факторы роста, при этом они будут расположены достаточно близко к месту, где они необходимы. Согласно исследованию, заполненные фактором роста блоки, расположенные рядом с требующими восстановления костями крысы, приводили к трехкратному росту кровеносных сосудов по сравнению с использованием обычных материалов, которые применяются для улучшения регенерации.
«Использование технологии 3D-печатных микроблоков улучшает заживление, стимулируя рост нужного типа клеток в нужном месте и в нужное время», — сказал соавтор исследования доктор Рамеш Суббия, специализирующийся на разработке доставки факторов роста.
«Внутри каждого блока могут быть размещены различные факторы роста, что позволяет нам более точно и быстро восстанавливать ткани».
Используемые устройства являются модульными и могут быть собраны так, чтобы заполнить любое пространство. Исследователи предполагают, что при соединении сегментов блоков, содержащих 4 слоя блоков «четыре на четыре», можно создать более 29 000 различных конфигураций
Бертассони и его коллеги полагают, что их технология 3D-печати также может использоваться для восстановления костей, например, из-за раковых опухолей, для процедур спондилодеза и для восстановления ослабленных костей челюсти при подготовке к установке зубных имплантов.
Также, корректируя состав 3D-печатных материалов, ученые предполагают их использование для восстановления и мягких тканей. Если провести значительное количество исследований, то вполне возможно использовать модульный подход для изготовления органов для трансплантации.
Бертассони и его команда продолжат изучение возможностей микроблоков для восстановления костей. В их планах проверка способности микроблоков восстанавливать более сложные переломы костей у крыс. Также планируется тестирование на более крупных животных.
