3D печать кости
Человеческое тело имеет удивительные способности к самовосстановлению, но они, увы, далеки от совершенства. К сожалению, некоторые травмы или деформации не подлежат полной регенерации. На протяжении веков этот факт принимался как должное, но по мере развития инновационных технологий постепенно сдвигаются границы невозможного, и появляется все больше шансов исправить вещи, которые могут выпасть на долю человека. К примеру, 19 веке казалось немыслимым, что бактериальные инфекции могут быть устранены с помощью обычных таблеток, но вскоре появились антибиотики. Сегодня можно было бы сказать, что создание отдельных частей тела человека невозможно, но благодаря технологии 3D-печати появилась возможность утверждать обратное. И сегодня с уверенностью можно заявить, что ученые научились печатать кости на 3D-принтере.
3D печать кости
Нина Тандон начала экспериментировать над выращиванием человеческих тканей еще со времен учебы на факультете биомедицинской инженерии в Колумбийском университете. Она начала испытания с образцов сердца и кожи, а затем перешла к одному из самых сложных видов органического материала – кости. Сейчас Тандон является соучредителем и генеральным директором стартапа EpiBone, исследователи которого обнаружили способ буквально выращивать человеческие кости.
3D печать кости
Восстановление поврежденных костей является болезненным и сложным процессом. И операция затрудняется еще больше, если кости фактически отсутствуют из-за болезни или врожденных патологий, или когда кость сломана настолько сильно, что не может восстановиться самостоятельно, без дополнительной помощи. Костные трансплантаты являются мучительными, непредсказуемыми и могут нести множество потенциальных осложнений. Хотя они и были в центре внимания медицинской промышленности в последнее время, это обусловлено отсутствием приемлемых альтернатив. Однако 3D-печать и другие технологии могут оказать значительную помощь даже в самых сложных медицинских вмешательствах, где костные трансплантаты являются приоритетными, и многие исследователи поддерживают эту возможность благодаря невероятным перспективам различных подходов.
3D печать кости
Все эти подходы объединяют между собой 3D-технологии. 3D печать костей реализуется по-разному. Некоторые организации занимаются печатью синтетических костных имплантатов с использованием биологически совместимых материалов, к примеру, керамики; другие используют кости животных в качестве базы для регенерации человеческих костей. Деятельность EpiBone соответствует второй категории, но их исследования особенно интересны тем, что в процессе используются собственные клетки пациента для выращивания костей вне тела.
3D печать кости
Методика 3D печати костей вне тела
Методика 3D печати костей EpiBone на удивление проста. С помощью компьютерной томографии сканируется поврежденная кость пациента, по результатам сканирования создается 3D-модель. С помощью станка ЧПУ 3D-модель переносится на кость животного (обычно коровы), чтоб в точной форме отобразить все особенности трансплантата, который должен быть имплантирован в тело больного. Затем жировые клетки пациента, и стволовые клетки из жира изолируются, а затем помещаются в биореактор с измельченными костями животных. (Стволовые клетки из жира способны размножаться во многих различных формах ткани, что делает их идеальными для этого процесса.) Идея в том, что они будут расти вокруг кости, по существу, поглощая ее. Собственно, в этом и заключается 3D печать костей в данном направлении. По окончанию процесса в биореакторе оказывается новая кость, состоящая из собственных клеток пациента, и готовая к имплантации. После вживления она продолжает расти и сливается с костью вокруг себя.
3D печать кости
Конечно, есть в этой процедуре свои сложности и нюансы – условия должны быть тщательно соблюдены и проконтролированы, чтоб обеспечить рост клеток необходимым образом. EpiBone в настоящее время тестирует процедуру выращивания костей для свиней, а испытания с участием людей в перспективе начнутся всего через несколько лет, но исследователям по-прежнему предстоит огромный объем работы. В конечном счете, в планах команды EpiBone стоит выращивание более крупных и сложных костей, что безусловно является огромным шагом в медицине.
