Японцы открывают фабрику костей
Учёные с факультета инжиниринга тканей из клиники при университете Токио (Tissue Engineering Department, University of Tokyo Hospital) вкупе с венчурной компанией Next 21 использовали технологию трёхмерной печати для создания искусственных костей. В результате Next 21 создала необычное предприятие — BoneFactory.
В ходе первых испытаний технологии, которые шли полтора последних года, учёные пересадили различные искусственные костные структуры одной собачке и десяти людям (собаке породы корги пересадили часть черепа, людям же проводили реконструктивную хирургию лица).
В чём же заключается суть новой технологии? Создание искусственной кости начинается с построения компьютером на основе рентгеновских и томографических снимков пациента 3D-модели будущей кости.
Затем компьютерная модель разрезается на большое количество слоёв, каждый из которых (по очереди) пересылается на специальный струйный принтер. «Бумагой» для такого принтера служит слой порошка альфа-трикальций фосфата (?-ТКФ), а «чернилами» – связующее в виде полимера на водной основе, которое затвердевает при контакте с ?-ТКФ.
Периодическое нанесение слоёв порошка и связующего в виде рисунка позволяет воспроизвести кость любой желаемой формы и размера с точностью в один миллиметр.
Получается прочная, лёгкая и пористая «напечатанная» кость, которая по своим свойствам очень схожа с природной костной тканью. В результате после имплантации искусственная кость более-менее выполняет свою работу и, что важно, постепенно заменяется здоровой человеческой костной тканью, которая прорастает сквозь имплантат.
То, что напечатанные кости приживаются и весьма эффективно, было доказано в ходе нескольких операций на людях в возрасте от 18 до 54 лет (испытания проводились с марта 2006-го по июль 2007 года).
Осенью этого года учёные планируют начать в 10 институтах по всей Японии второй этап испытаний: 70 добровольцев уже ждут искусственные заменители своих костей лица и черепа, которые были повреждены в результате различных травм или были/будут удалены хирургическим путём (например, в случае опухолей костной ткани).
Использование альфа-трикальций фосфата не позволяет создавать кости, которые бы могли держать вес тела, но, тем не менее, кости из него в десять раз более прочные, чем искусственные кости на основе гидроксилапатита (это соединение входит в состав человеческой костной ткани и на сегодняшний день чаще всего используется для создания её заменителей).
Кроме того, «напечатанные» кости обходятся дешевле и создать такие имплантаты значительно проще, чем из гидроксилапатита (его приходится спекать, чтобы соединить частицы между собой, да и замещаются здоровой тканью такие кости дольше).
Коммерчески доступной технология, по предположениям её авторов, станет году эдак в 2010-м.
Востребованность же новинки не вызывает никаких сомнений. Вот какую статистику приводят авторы: основными потребителями станут больные, страдающие от заячьей губы и проблем со строением нёба, а также различными опухолями костной ткани; среди новорождённых от этих проблем страдают примерно один из тысячи; в 2008 году общий рыночный спрос на заменители кости будет составлять приблизительно $17 миллионов.
Хотелось бы добавить, что с увеличением прочности имплантатов будет увеличиваться спрос на пересадку костей у людей старшего возраста, так как они очень часто страдают от различных травм костей в связи с увеличением их хрупкости с возрастом.
Читайте также о технологии печати внутренних органов, об уже напечатанном с помощью 3D-принтера самолёте и планируемых для трёхмерной печати домах, а ещё об экспериментальном принтере, который выращивает живые ткани, костные в том числе.
10 СУМАСШЕДШИХ ЯПОНСКИХ ШОУ
