3D-печатные скаффолды поддерживают рост костей и хрящей

Coatings Today
01.08.2018 758

Скаффолд-технология (scaffold) — культивирование клеток на трехмерных подложках-носителях естественного или искусственного происхождения с целью пространственного формирования будущего клеточного органа или его фрагмента для трансплантата. Другими словами, это тканевая инженерия, обладающая потенциалом и  перспективами использования скаффолд-технологий для регенерации костной ткани.

По словам исследователей, напечатанная способом трёхмерной печати биокерамика (керамический материал, вживляемый при протезировании), включающая смесь ионов лития, кальция и кремния, одновременно поддерживает регенерацию хрящей и костной ткани.

Прогрессирующие заболевания и повреждения, влияющие на хрящ, могут распространяться в подлежащую кость, которая известна как субхондральная (в форме пластины, входит в состав сустава, особенно вокруг суставов). Поскольку хрящ обладает плохими способностями к самоизлечению, этот тип повреждения суставного хряща является особенно сложным для протезной и спортивной медицины.

Поскольку хрящ и субхондральная костная ткань имеют разные компоненты и биологические свойства, было сложно разработать и изготовить материал скаффолда, который смог бы поддерживать возобновление роста обоих типов тканей одновременно. Однако совсем недавно Чэнти Ву и его коллеги из Шанхайского института керамики, Китайской академии наук и Нанкинского медицинского университета при Нанкинской больнице разработали литий-кальциевый силикат беспримесной фазы (Li2Ca4Si4O13 или L2C4S4, если коротко), который может стать перспективным биоматериалом для восстановления дефектов и повреждений на костно-хрящевой кайме.

                                                 

Исследователи включили в новый материал ряд известных биологически активных компонентов. Si (кремний) играет важную роль на начальной стадии минерализации образования молодой кости, а силикатные биоматериалы стимулируют разрастание и экспрессию генов в стволовых клетках, связанных с костями, что может усилить остеогенез (костеобразование) и регенерацию костной ткани.  Соль хлорид лития (LiCl) стимулирует образование субхондральной кости и, как оказалось, защищает хрящ от разрушения. Недавние исследования также дали основания полагать, что возможно даже стимулирование роста хондроцитов (хрящевых клеток).

«Сочетание нескольких важных питательных элементов может иметь важные последствия для обеих типов тканей», – объясняет Ву.

Команда разработала простой мокрый химический золь-гель метод для получения высококачественных порошков биокерамики L2C4S4, которые затем включается  в чернила для 3D-печати. Это обеспечивает высокую степень контроля над порозностью и размером пор каркаса, которые исследователи варьировали от 170 до 400 мкм. Полученные скаффолды не только в 2-3 раза прочнее других трехмерных печатных биокерамических аналогов, но их механические свойства ещё и сопоставимы с естественной костью.

«Скаффолды L2C4S4 значительно ускорили регенерацию хряща, а также способствовали восстановлению субхондральной кости», – отметил Ву.

Скаффолды прочны и достаточно устойчивы, чтобы обеспечить хорошую поддержку начального формирования костной ткани, в то время как поры обеспечивают легкий путь для миграции клеток и предостаточно места для роста костей. Скаффолды L2C4S4 показывают значительную апатитную минерализацию и рост субхондральной кости in vivo («внутри клетки»), но биоразлагаются после того, как выполнили свою работу.

Биокерамические скаффолды двойного действия L2C4S4 предлагают умное решение для восстановления костных дефектов, полагают исследователи.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Степень защиты на страже работы в агрессивной среде
Степень защиты на страже работы в агрессивной среде
Агрессивная среда на предприятии может негативно сказаться на всём оборудовании в технологическом процессе. Защиту от…
Coatings Today
12.11.2018
254
Новый процесс покрытия тормозных дисков
Новый процесс покрытия тормозных дисков
Тормозные диски автомобилей — это компоненты, которые постоянно подвергаются многократным механическим нагрузкам и абразивному износу.…
Coatings Today
03.12.2019
275
Компания HP оснастит личную армию Папы Римского шлемами из ПВХ
Компания HP оснастит личную армию Папы Римского шлемами из ПВХ
Используя свою технологию мультиструйной плавки, компания HP смогла изготовить на 3D-принтере более удобные шлемы для…
Coatings Today
03.04.2019
293
Восстанавливаемые нанокомпозиты со структурной окраской
Восстанавливаемые нанокомпозиты со структурной окраской
В новом обзоре ученые описывают результаты последних разработок в области восстанавливаемых нанокомпозитов со структурной окраской.…
Coatings Today
17.12.2020
396
Новаторские проекты финалистов премии Swedish Steel Prize 2018
Новаторские проекты финалистов премии Swedish Steel Prize 2018
Шведская металлургическая компания SSAB вручила ежегодную премию Swedish Steel Prize 2018 в Стокгольме. В идеях…
Coatings Today
18.07.2018
261
Защита от коррозии для NIO
Защита от коррозии для NIO
Снижение веса, возможность использования нескольких металлов и ориентация на алюминиевые подложки — технологии предварительной обработки…
Coatings Today
05.09.2019
317
Конференция «Физикохимия и научные основы технологии формирования защитно-функциональных покрытий»
Конференция «Физикохимия и научные основы технологии формирования защитно-функциональных покрытий»
Конференция пройдет в рамках деловой программы выставки материалов и оборудования для обработки поверхности, нанесения покрытий…
10.10.2022
68
Прочная и эластичная прозрачная защитная пленка
Прочная и эластичная прозрачная защитная пленка
Ученые сообщают о новой защитной пленке, изготовленной из гибридной смолы, отверждаемой при комнатной температуре. Гибридная…
Coatings Today
05.10.2021
106
Летательный аппарат для передачи телекоммуникационной связи из стратосферы
Летательный аппарат для передачи телекоммуникационной связи из стратосферы
Компания SoftBank Corp. объявила о создании компании, занимающейся высотной телекоммуникационной платформой (HAPS). Компания HAPSMobile является…
Coatings Today
30.05.2019
399