Создан биоматериал для 3D-печати временных костей человека

Попытки создать материалы для 3D-печати временных костей человека (остеорегенеративные биоматериалы) предпринимались неоднократно. К сожалению, до сих пор они страдают от ряда недостатков. Среди них — невозможность быстро и точно воспроизвести новую кость, высокая стоимость и ограниченные возможности производства, сложность обработки при хирургической операции. Новый биоматериал лишён всех этих недостатков. Если все испытания пройдут успешно, то через несколько лет люди смогут получить прочные, сверхэластичные и дешёвые искусственные кости, которые будут биодеградировать в организме за несколько лет (их постепенно замещает естественная костная ткань). Самое интересное, что техпроцесс экструзии материала при комнатной температуре, теоретически, допускает печать костей даже на домашних принтерах. Как пишут учёные, новый материал HB (от hyperelastic “bone”) состоит на 90% по весу из гидроксиапатита и на 10% из поликапролактона. Гидроксилапатит Ca10(PO4)6(OH)2 является основной минеральной составляющей натуральных костей человека. В большинстве костей он составляет около 50% от общей массы, а в зубной эмали — 96%. В медицине синтетический аналог давно используют в травматологии, ортопедии и хирургии кости как наполнитель, замещающий части утерянной кости. В стоматологии он тоже применяется в зубных пастах, как реминерализующий элемент, укрепляющий зубную эмаль. А вот поликапролактон (PCL) отсутствует в биологических материалах. Это биоразлагаемый полиэфир, который применяется в промышленности для производства полиуретанов. Эксперименты показали, что искусственные кости такого состава можно быстро печатать при комнатной температуре со скоростью до 275 см3/час методом экструзии, то есть путём продавливания вязкого расплава материала или густой пасты через формующее отверстие. Искусственные кости демонстрируют хорошие механические свойства: деформативность при растяжении (strain to failure) от 32% до 67%, модуль упругости от 4 до 11 МПа. Таким образом, это эластичный и прочный материал. Он также характеризуется высокой впитывающей способностью (пористость 50%), поддерживает жизнеспособность и распространение живых клеток. Важно отметить, что при всей прочности и эластичности новый материал не ломкий и не хрупкий, как многие другие имплантаты. То есть хирург может отрезать фрагмент искусственной кости без образования осколков — это распространённая проблема с другими имплантатами. Исследователи надеются, что получат разрешение для начала испытаний на людях в течение пяти лет. В данный момент в США ни один материал для 3D-печати не одобрен регулирующими органами в качестве регенеративного костного материала. HB может стать первым.