Новый костный заменитель из 3D-печатного стекла

Исследователи разработали биологически активное стекло для 3D-печати, которое эффективно заменяет костную ткань. В исследовании, опубликованном в ACS Nano, материал показал лучшую поддержку роста костных клеток у кроликов по сравнению с обычным стеклом и коммерчески доступным костным заменителем.

Кость и стекло схожи по своей кристаллической структуре, что позволяет им хорошо выдерживать нагрузку. Ключевое преимущество нового стекла — его основной компонент, кремнезем (SiO₂), может существовать в жидкой форме и печататься в любую форму, точно соответствующую дефекту кости.

Проблема большинства стекол для 3D-печати — необходимость в токсичных пластификаторах или спекании при температуре выше 1100°C (2000°F). Команда Цзяньжу Сяо, Тао Чэня и Хуанань Вана создала состав, не требующий ни того, ни другого.

Как создали материал:

• Объединили противоположно заряженные частицы кремнезема с ионами кальция и фосфата, которые стимулируют образование костных клеток.
• Получили гель биологически активного стекла, пригодный для печати.
• Отпечатанную форму закаливали в печи при относительно низкой температуре — 700°C (1300°F).

Результаты испытаний на кроликах:

Материал тестировали для восстановления дефектов черепа, сравнивая с обычным стеклом и коммерческим стоматологическим заменителем.

• Коммерческий продукт — ускорял рост кости на ранних этапах.
• Новое биоактивное стекло — поддерживало рост дольше. Через 8 недель большинство костных клеток выросли именно на этом каркасе.
• Обычное стекло — показало минимальный рост клеток.

Исследователи отмечают, что работа демонстрирует простой и недорогой способ 3D-печати стеклянного костного заменителя с широкими перспективами в медицине и инженерии.