Šis 3D drukāts „hiperelastiskais kauls” pārvērš medicīnu

Kaulu lūzumi ir medicīnas profesija, neskatoties uz to, ka ārsti ir centušies sūknēt lūzumus, kas ir pilni ar dārgām, augšanu stimulējošām ķimikālijām un sniedz atbalstu. Bet, kad runa ir par sagrautiem skeletiem, tad galu galā nav daudz pagaidiet. Dīvaini jauniešiem ir jāparedz dīvaini jaunu vielu zinātnieki, kas saukti par “hiperelastisku kaulu”.

Iedomājieties salauztu roku, piemēram, Harija Potera slaveno Kidditchu galu Noslēpumu palāta. Iekšpusē viens no garajiem kauliem ir sadalīts divās daļās. Bez maģiskiem Skele-Gro vērsties pie Ziemeļrietumu universitātes pētniekiem, kas publicē savu pētījumu Zinātnes translācijas medicīna šodien, sapratu, kā plāksteris starp tiem kaulu kauliņiem, izmantojot vielu, ko viņi sauc par hiperelastisku kaulu - vai HB - īsu laiku. Krampojošais materiāls tiek izdrukāts 3D formātā pareizajā formā, tad saspiests un ķīlis telpā, kur tas paplašinās, lai aizpildītu salauztajā kaulā kaklus un crannijas. Padomājiet par krāšņumu, kas ir sasmalcināts krekā.

„Tā kā tas ir elastīgs, to var izspiest paplašinājuma defektā, lai mehāniski fiksētu sevi telpā bez līmes vai šuvēm,” Ramille N. Shah, Ph.D., papīra līdzautore un docente Northwestern Materiālu katedrā. Zinātne un inženierzinātne otrdien paziņoja telekonferencē. Šaham un viņa kolēģiem izdevās izveidot šo vielu no viena un tā paša kaula, kas izgatavots no minerālvielas, ko sauc par hidroksilapatītu, sajaucot kopā ar saistvielām, kas dod citādi trauslām vielām noturīgas īpašības un bezprecedenta spēku. Vienā eksperimentā viņi trīsdimensiju izdrukāja ciskas kaula daļu un izturēja 150 mārciņas svaru, pirms tas sāka dot ceļu.

Tas pats par sevi ir iespaidīgs pasākums, bet paplašināma viela sniedz vairāk nekā struktūru. Nodrošina hiperelastisku kaulu, kas lielā mērā sastāv no materiāliem, kas dabiski atrodas organismā (visi ir FDA apstiprināti) fizioloģiskā struktūra - pamats ķermeņa šūnu augšanai. Jo tas ir gan bioloģiski noārdāms, gan bioloģiski saderīgs, tas integrējas ķermenī, padarot asinsvadus vieglāk cauri un šūnām augt. Šahs un viņa kolēģi pārbaudīja šo HB īpašību, sējot to ar cilmes šūnām - šūnām, kas var specializēties jebkura veida audos. Tas, ko viņi atklāja, bija ievērojams: cilmes šūnas, kas stādītas uz HB, ne tikai pavairoja, bet arī sāka veikt kaulu, minerālu ieguve no HB kā resurss. Un imūnsistēma, ciktāl viņu eksperimenti ir parādījuši, nav pārsteigums, kad HB ieiet savā kūdrā.

Tā spēja būt 3D drukātiem padara tās lietojumprogrammas diezgan neierobežotas. Ja jums, piemēram, ir nepieciešama jauna galvaskausa, Šah un co. jūs esat iekļāvis:

Ievietojiet precīzu DNS spirāles kopiju:

Kaut arī 3D druka tagad tiek plaši izmantota medicīnas jomā, Šahs atzīmē, ka lielais augšupvērsts līdz hiperelastiskajam kaulam ir tas, ka “tinte”, ko izmanto drukāšanai, nav pārmērīgi dārga, tā ir „salīdzinoši zemas izmaksas salīdzinājumā ar lielāko daļu medicīnisko materiālu”. Tas nozīmē, ka būs viegli paplašināt, nosūtīt uz slimnīcām, kas aprīkotas ar 3D printeriem, un ievietot sadalītās rokās, kājās un ribās visā planētas.

Vai tas notiks drīzumā? “Lai nokļūtu šajā punktā, ir daudz regulējuma un daudz kvalitātes kontroles, kas ir jānotiek,” atzīmē Šahs. Bet, ja pierādījumi, ko viņš ir parādījis, norāda uz tās potenciālu, nav šaubu, ka tas notiks drīz.