Команда исследователей из Университета Тампере (Финляндия) предполагает, что в будущем персонализированная регенерация костей и доступное лечение дефектов костной ткани станут возможными благодаря разработанному ими керамическому материалу для 3D-печати имплантатов.
Используя гидроксиапатит — то же самое химическое соединение, которое образует минеральную основу естественной кости, — ученые создали костноподобные каркасы, поддерживающие способность организма к самостоятельной регенерации тканей.
«Используя тот же материал, что и сама природа, и придавая ему нужную форму с помощью керамической 3D-печати, мы можем точно адаптировать имплантаты под индивидуальные костные дефекты пациента. При этом не требуется применять лекарственные препараты или факторы роста, которые могут вызывать побочные эффекты», — пояснили исследователи.
В лабораторных условиях команда применила керамическую 3D-печать для точного контроля внутренней архитектуры каркасов, включая размер и связность пор, через которые свободно проходят питательные вещества и растут новые клетки. После печати исследователи получили оптимальную костноподобную структуру: имплантаты имеют специально спроектированные внутренние поры размером около 400 микрометров и пористость примерно 45%.
«Такая архитектура позволила достичь важнейшего баланса между прочностью и биологическими характеристиками. Это дает возможность костеобразующим клеткам проникать в материал, взаимодействовать друг с другом и успешно начинать формирование новой костной ткани», — добавили ученые.
В то же время было обнаружено, что даже незначительные изменения в химическом составе материала и свойствах его поверхности влияют на поведение клеток.
«Мы выяснили, что высокие температуры, необходимые при обработке, могут изменять поверхность материала так, что человеческим клеткам становится сложнее к нему прикрепляться, — объяснили авторы исследования. — Наше открытие подчеркивает, что для успешной регенерации костей критически важен не только состав биоматериала, но и свойства его поверхности».
Кроме того, ученые отметили, что данная технология позволяет разрабатывать имплантаты с учетом индивидуальных потребностей пациента, отказываясь от традиционных универсальных решений, которые подходят далеко не всем.