Космические 3D-печатные костные имплантаты продемонстрировали преимущества над земными аналогами

Опубликованы результаты доклинических исследований костной ткани, изготовленной на борту российского сегмента Международной космической станции. Исследование стало возможным в том числе благодаря работе космонавтов с использованием технологии 3D-биопечати методом магнитной биофабрикации.

На борту российского сегмента МКС осуществлен синтез аналогов неорганической составляющей костной ткани с остеогенными факторами, также проведены контрольные эксперименты на Земле, сообщает пресс-служба Института металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова.

Геометрические параметры трехмерных структур разработаны на основе предварительных цифровых моделей с помощью моделирования распределений магнитных полей в трехмерном пространстве. Процесс сборки костной ткани осуществлялся в парамагнитной среде с содержанием солей гадолиния, применяемой для создания условий левитации диамагнитных объектов. Вещества на основе гадолиния, применяемые в эксперименте, являются нетоксичными и используются в качестве контрастного агента в магнитно-резонансной и компьютерной томографии.

Установлено, что воздействие магнитного поля в условиях микрогравитации оказывает большое влияние на формирование и рост кристаллов аналога неорганической составляющей костной ткани, что может быть связано с перераспределением ориентации комплексных соединений. Магнитное поле оказывает влияние на исходные комплексы, изменяя концентрацию компонентов системы в направлении магнитного поля, таким образом вызывая направленный рост ткани. Условия микрогравитации исключают конвекции любого вида и обеспечивают равномерное формирование структур синтетической ткани в осесимметричных условиях по центру «магнитной ловушки».

Экспериментальные образцы, полученные на МКС, возвращены на Землю для проведения доклинических испытаний на животных в модели критического дефекта черепа. Биологические тесты показали, что изготовленные в космосе образцы аналогов костных структур обладают более высоким остеоиндуктивным потенциалом в сравнении с образцами, полученными в условиях земной гравитации.

«Результаты данной работы наглядно продемонстрировали научную новизну и актуальность проводимых фундаментальных исследований в космосе. Разработанные космические материалы могут быть использованы для замещения и регенерации дефектов костной ткани как на Земле, так и в длительных космических миссиях», — прокомментировал руководитель проекта, профессор МГУ и директор ИМЕТ РАН Владимир Комлев.

В работах принимали участие ученые ИМЕТ РАН, Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, Первого Московского государственного медицинского университета имени М. М. Сеченова, Национального медицинского центра радиологии, Центра биомедицинского инжиниринга, лаборатории биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и Казанского федерального университета.

Исследование получило грантовую поддержку Российского научного фонда, результаты опубликованы в журнале Biomedical Technology.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru