Drukowanie 3D zamienników kości
Zadziwiające połączenie właściwości, jakimi cechują się naturalne kości, w dużej mierze wynika z hierarchicznego ułożenia miękkich białek kolagenu i sztywnego minerału hydroksyapatytu. Pomimo potrzeby opracowania lepszych materiałów stanowiących zamienniki dla kości, odtworzenie struktury, funkcji i właściwości prawdziwych kości nie przychodzi łatwo. Osiągnięcie tego celu z użyciem materiałów nietoksycznych dla żywej tkanki dodatkowo podnosi poprzeczkę w tym i tak wymagającym zadaniu. Naukowcy pracujący w ramach finansowanego ze środków UE projektu VINDOBONA (Vinyl photopolymer development of bone replacement alternatives) opracowali specjalne materiały spełniające wszystkie te wymagania i dodatkowo dające się formować metodą druku 3D. Zespół wybrał fotoreaktywne węglany winylu i estry winylu jako monomery z uwagi na ich wyjątkowo niską cytotoksyczność w porównaniu z konwencjonalnymi akrylanami. Ich relatywnie niska reaktywność w porównaniu z akrylanami została pokonana dzięki dodaniu tioli. Ponadto produkty ich rozpadu zostały zatwierdzone przez amerykańską Agencję Żywności i Leków, co sprawiło, że świetnie nadają się do zastosowań biomedycznych. W ramach projektu VINDOBONA naukowcy stworzyli nowe węglany winylu i estry winylu. Następnie przetestowali ich reaktywność zarówno jako homopolimery (składające się tylko ze związków winylu) oraz po ich polimeryzacji w jednoetapowym procesie wykorzystującym ich wyjątkową współreaktywność z tiolami alkilowymi. Testy cytotoksyczności z użyciem komórek macierzystych wraz z testami degradacji homopolimerów przeprowadzone in vitro potwierdziły ich biologiczną zgodność i stabilność. Formuły kopolimerów ester winylu-tiol zostały zoptymalizowane pod kątem wytrzymałości udarowej oraz elastyczności; prostokątne próbki tego materiału zostały wydrukowane na drukarkach 3D (stereolitografia). Nowo opracowane materiały, które można drukować na drukarkach 3D, cechują się właściwościami mechanicznymi podobnymi do naturalnych kości, a wkrótce oczekiwane są nowe modele testów in vivo. Nawiązano współpracę z kilkoma europejskimi małymi i średnimi przedsiębiorstwami zainteresowanymi komercjalizacją tej technologii, wytyczając tym samym drogę do udostępnienia lepszych zamienników dla kości w przystępniejszych cenach dla milionów obywateli.
Słowa kluczowe
Drukowanie 3D, kości, zamienniki kości, polimer, winyl, tiole
