Красноярские ученые разработали биоразлагаемые 3D-печатные каркасы для регенерации костных тканей

Каркасы полностью биосовместимы, прочны и подходят для использования в костной пластике. Со временем полимерные каркасы могут рассасываться, оставляя вместо себя полноценные, восстановленные организмом кости.

Повреждения и потеря костных тканей или костные дефекты могут возникать вследствие различных травм, инфекций, опухолей или генетических нарушений. Чтобы восстановить костную ткань, необходимы методы и материалы, направленные на запуск в организме процесса восстановительного формирования костных тканей.

Ученые Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук разработали полностью биоразлагаемые 3D-каркасы для регенерации костных тканей. Каркасы биологически совместимы, не содержат стимуляторы и позволяют наращивать костные ткани в поврежденных местах, их можно эффективно использовать в качестве имплантатов в местах костных дефектов, сообщает пресс-служба центра.

Каркасы изготавливаются из разрушаемого биоразлагаемого полимера на основе оксипроизводных жирных кислот природного происхождения, синтезированного в Институте биофизики СО РАН при помощи бактерий штамма Cupriavidus eutropus. Изготовленные из полимера филаменты послужили расходным материалом для экструзионной 3D-печати каркасов. Исследование показало, что изделия обладают прочностью, сопоставимой с прочностью костных тканей.

Поврежденный участок через три дня (слева) и полгода (справа) после вживления имплантата

Для оценки биосовместимости специалисты заместили 3D-печатными каркасами поврежденные области в бедренных костях домашних свиней. Остеобласты — клетки, образующие костную ткань — активно заселяли поверхность каркаса и проникали в его структуру, что позволило организму сформировать костные ткани и восстановить анатомическую структуру за пять месяцев. Как отмечают ученые, сам каркас способен медленно разрушаться в организме, процесс занимает от нескольких месяцев или лет. Полимер, на основе которого создан каркас, распадается на мономеры масляной кислоты под воздействием ферментов крови, тканевой жидкости и клеток макрофагов.

«Результаты эксперимента и первоначальная оценка остеопластических свойств 3D-каркасов говорят об их перспективности для формирования костной ткани. Разработанные 3D-имплантаты, не содержащие никаких лекарственных препаратов и стимуляторов, обеспечили формирование полноценной и зрелой костной ткани и полное восстановление дефекта. Они пригодны для реконструкции дефектов костной ткани в качестве имплантатов для регенерации дефектов костной ткани человека и перспективны для дальнейших исследований», — прокомментировала заведующая лабораторией Института биофизики СО РАН, профессор Татьяна Волова.

В исследовании также принимали участие специалисты Сибирского федерального университета и клинической больницы «РЖД-Медицина». Результаты опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.

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.