Команда китайских биоинженеров под руководством Цзяньру Сяо, Тао Чэна и Хуананя Вана создала стекло для восстановления костей человека, подходящее для 3D-печати, и успешно испытала его на животных, пишет Наука.

Как выяснили учёные, у стекла и костной ткани гораздо больше общего, чем принято считать. Оба материала хорошо выдерживают сжатие, но плохо переносят растяжение. Главное отличие заключается в том, что кремний, лежащий в основе стекла, можно расплавить и придать ему любую форму.

Это свойство позволяет изготавливать каркасы, точно повторяющие недостающие фрагменты костей. Однако большинство стекол требует токсичных добавок или экстремально высоких температур — свыше 1100 °C, что делает их непригодными для медицинского применения.

Исследователи нашли альтернативу: они объединили заряженные частицы кремния с ионами кальция и фосфата — веществами, естественно участвующими в формировании костей. Так появился биоактивный гель, пригодный для 3D-печати. После печати заготовку достаточно было нагреть до 700 °C, чтобы она затвердела, сохранив при этом полезные свойства.

Эффективность нового материала проверили на кроликах с повреждениями черепа. Биостекло сравнивали с обычным напечатанным силикагелем и коммерческим костным заменителем. Результаты оказались впечатляющими: промышленный образец обеспечивал быстрый, но кратковременный эффект, а биостекло стимулировало рост костной ткани дольше. Уже через восемь недель на его поверхности появилось заметное количество новой кости.

По словам авторов, их технология открывает простой и доступный способ создания индивидуальных костных имплантов. Сначала специалисты формируют цифровую 3D-модель повреждённого участка, затем по этой модели печатают стеклянный каркас, идеально соответствующий форме дефекта. Метод не требует агрессивных химических веществ и высоких температур, что делает его перспективным направлением для регенеративной медицины.

Результаты работы учёных опубликованы в журнале ACS Nano.

Татьяна Вахнован

Читайте также:

• В Южной Корее разработали «пистолет» для лечения переломов без операций
• Китайские учёные разработали «костный клей», заживляющий переломы за 3 минуты