Американские ученые усовершенствовали технологию трехмерной печати костей, добавив в полимер измельченную костную ткань. Отчет об исследовании опубликован в журнале ACS Biomaterials Science &Engineering.

Сотрудники Университетов Джонса Хопкинса и Мэриленда взяли за основу поликапролактон (ПКЛ) — биологически инертный и разлагаемый пластик,который плавится при температуре от 80 до 100 градусов Цельсия, что позволяет смешивать его с некоторыми биологическими материалами. В полимер ученые добавили порошок очищенной от клеток костной ткани, полученной из колена коровы. Такая ткань содержит структурные белки и факторы роста, способствующие закреплению и пролиферации стволовых клеток в ходе формирования кости.

Попытки 3D-печатипоказали, что при содержании костного порошка выше 70 процентов материал теряет прочность и пластичность. Поэтому в дальнейших экспериментах ученые использовали материалы, содержащие 30 и 70 процентов костной ткани.

Каркас нижней челюсти. Johns Hopkins Medicine

Напечатанный каркас кости инкубировали in vitro со стволовыми клетками, полученными из человеческой жировой ткани. Через три недели экспрессия трех генов, характерных для растущей кости, в образце с 70-процентным содержанием костного порошка оказалась в сотни раз больше, чем на каркасе из чистого ПКЛ. 30-процентное содержание костного порошка дало промежуточный результат.

После добавления в питательную среду бета-глицерофосфата,необходимого для накопления кальция, клетки на 30-процентном образце производили на 30 процентов, а на 70-процентном — более чем на 100 процентов больше кальциевых солей, чем клетки на чистом ПКЛ.

При закрытии искусственных дефектов свода черепа у мышей компьютерная томограмма через 12 недель после операции показала 50-процентное увеличение роста костной ткани на обоих содержащих кость материалах по сравнению с каркасом из чистого полимера.

«Хотя в экспериментах на питательной среде 70-процентный каркас способствовал росту кости значительно лучше 30-процентного, последний прочнее. Поскольку в эксперименте на мышах особой разницы между ними не было, мы продолжаем подбирать оптимальный состав смеси», — пояснил старший автор разработки Уоррен Грейсон (Warren Grayson).

Также исследователи планируют эксперименты с использованием порошка человеческой кости, с различной печатной структурой каркаса и с добавлением факторов роста сосудов.

Автор: Олег Лищук