
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-печати
показали, 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.
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.
Олег Лищук
