Одним из способов применения 3D-печати в медицине, о котором упоминают наиболее часто, является изготовление уникальных подложек для восстановления сломанных костей. Да, звучит многообещающе, однако ученые быстро поняли, что не так-то просто найти прочный, гибкий, способствующий росту кости материал, который заменит костные трансплантаты.

Сейчас исследователи заинтересовали изготовлением подложек из фосфата кальция, который является основной составляющей костной ткани. Проблема заключается в том, что текущие методы 3D-печати фосфатом кальция подразумевают применение высокой температуры. К сожалению, такая температура несовместима с лекарствами, стимулирующими рост кости, антибиотиками, которые препятствуют распространению инфекции, и живыми клетками, которые растут на подложке.

Сейчас порошок фосфата кальция сначала закрепляют с помощью кислого химического вещества – обычно в его роли выступает фосфорная кислота, а потом сразу же спекают. Помимо вопроса с температурой в подложках, изготовленных этим методом, иногда остается связующее вещество, которое во время спекания сжимается и приводит к растрескиванию.

Американские ученые нашли новый способ печати фосфатом кальция, который осуществим при относительно низкой температуре. В результате получает прочная подложка, которая биологически совместима с человеческими костями и соответствует оригинальным размерам задуманной модели.

Данный подход строится на добавлении коллагена в раствор фосфорной кислоты, которая служит связующим веществом. Коллаген – это самый распространенный структурный белок в организме человека. Это важная составляющая костной ткани, которая добавляет ей прочности и крепости. Также команда ученых из Рочестерского университета, Университета Альфред и Калифорнийского университета добавила в смесь сурфактант, чтобы повысить пригодность материала к печати.

Они напечатали подложки из композита на 3D-принтере ZPrinter 450 компании 3D Systems и провели над ними несколько лабораторных тестов. Выяснилось, что подложки стали прочнее, чем прежде, и лучше подходят для роста живых клеток. Более того, улучшенные имплантаты не уступают по эффективности обычным костным трансплантатам, однако их использование все равно не может привести к полноценному выздоровлению.

Исследователи надеются, что благодаря их открытию 3D-печатные подложки когда-нибудь будут использоваться наравне с другими способами восстановления сломанных костей.