Исследователи из Американского химического общества разработали инновационный заменитель кости, основой для которого стало биоактивное стекло, пригодное для 3D-печати. Хотя стекло и кость кажутся несовместимыми материалами, они обладают схожими прочностными характеристиками. Ключевое отличие и преимущество стекла — возможность создавать из него в жидкой форме конструкции любой сложности, идеально повторяющие форму костного дефекта. Однако до сих пор главными препятствиями были необходимость использования токсичных пластификаторов для печати или экстремально высоких температур плавления.
Группа ученых под руководством Цзяньру Сяо, Тао Чэня и Хуанань Вана нашла решение этой проблемы. Они синтезировали специальный гель из противоположно заряженных частиц кремния, обогащенный ионами кальция и фосфата, которые важны для стимуляции роста костных клеток. Этот состав позволил печатать необходимые структуры при относительно низкой температуре отвердения всего в 700 °C, что значительно безопаснее и экономичнее существующих методов.
Эффективность нового материала проверили в эксперименте на кроликах, восстанавливая повреждения черепа. Биостекло сравнили с обычным силикагелем и коммерческим заменителем кости. Результаты, опубликованные в журнале ACS Nano, показали, что коммерческий аналог обеспечивал более быстрый рост ткани в начальный период. Однако разработанное биостекло продемонстрировало лучшую эффективность в долгосрочной перспективе. Спустя восемь недель большинство костных клеток на поверхности нового каркаса не просто присутствовали, а активно на нем росли. На обычном стекле рост клеток был минимальным.
Авторы работы утверждают, что их разработка открывает простой и недорогой путь для создания персонализированных костных имплантатов. Эта технология имеет широкие перспективы применения в реконструктивной хирургии и тканевой инженерии, позволяя точно восстанавливать сложные костные дефекты.
Ранее ученые презентовали напечатанный каркас для восстановления спинного мозга.
