Dit 3D-geprinte 'hyperelastische bot' gaat de geneeskunde transformeren

Gebroken botten zijn de vloek van het medische beroep, ondanks de beste inspanningen van artsen om breuken vol dure, groeiverwekkende chemicaliën te pompen en ondersteuning te bieden. Maar als het gaat om verbrijzelde skeletten, is er uiteindelijk niet veel te doen Wacht. Een bizarre nieuwe substantie die de bijnaam 'hyperelastisch bot' heeft, is echter klaar om het ongeduldige te sussen.

Stel je een gebroken arm voor, zoals Harry Potter's beroemde Zwerkbal-gehavende ledemaat in de Geheime kamer. Binnenin is een van de lange botten versplinterd in twee. Zonder magisch Skele-Gro om te wenden tot, onderzoekers van Northwestern University, publiceren hun studie in Wetenschap Translationele geneeskunde vandaag, uitgevonden hoe de kloof tussen die scherven van bot te patchen met behulp van een stof die ze hyperelastische bot noemen - of HB voor kort. Het squishy materiaal krijgt 3D-geprint in de juiste vorm en wordt vervolgens samengedrukt en ingeklemd in de ruimte, waar het uitzet om de hoeken en gaten in het gebroken bot te vullen. Denk aan een gekreukelde marshmallow ingeklemd in een spleet.

"Omdat het elastisch is, kan het worden samengeperst tot een defect in uitzetting om zich mechanisch in de ruimte te hechten zonder lijm of hechtingen," Ramille N. Shah, Ph.D., de co-auteur van de paper en een assistent-professor bij de Department of Materials van Northwestern. Science and Engineering zei in een teleconferentie op dinsdag. Shah en zijn collega's slaagden erin om deze stof te maken uit hetzelfde materiaal waar het bot uit bestaat: een mineraal genaamd hydroxyapatiet, samen gemengd met bindmiddelen die de anders brosse substantie buigzame eigenschappen en ongekende sterkte geven. In één experiment, 3D-geprint ze een deel van een femur en het weerstond een gewicht van 150 pond voordat het begon te wijken.

Dat op zich is een indrukwekkende prestatie, maar de expandeerbare substantie biedt meer dan alleen structuur. Hyperelastisch bot, grotendeels samengesteld uit materialen die van nature in het lichaam voorkomen (die alle door de FDA zijn goedgekeurd), biedt fysiologische structuur - een raamwerk voor de cellen van het lichaam om te groeien. Omdat het zowel biologisch afbreekbaar is en, belangrijker nog, biocompatibel, het integreert zich in het lichaam, waardoor het voor bloedvaten gemakkelijker wordt om door te komen en cellen kunnen groeien. Shah en zijn collega's hebben deze eigenschap van de HB getest door deze te laten seeden met stamcellen - cellen die zich kunnen specialiseren in elk soort weefsel. Wat ze vonden was opmerkelijk: de stamcellen die op de HB werden geplant, vermenigvuldigden zich niet alleen, maar begonnen ook bot maken, mijnbouwmineralen uit de HB zelf als een hulpbron. En het immuunsysteem, voor zover hun experimenten hebben aangetoond, is niet bang als HB zijn terrein betreedt.

Het vermogen om 3D-geprint te worden maakt zijn toepassingen vrijwel grenzeloos. Als je bijvoorbeeld een nieuwe schedel nodig hebt, Shah en co. heb je gedekt:

Idem een ​​exacte replica van een DNA-helix:

Hoewel 3D-printen tegenwoordig veel wordt gebruikt in de medische sector, merkt Shah op dat het grote voordeel van hyperelastisch bot is dat de "inkt" die wordt gebruikt om het te printen niet onbetaalbaar duur is, omdat het "relatief lage kosten heeft in vergelijking met de meeste medische materialen." betekent dat het gemakkelijk opschaalt, verscheept wordt naar ziekenhuizen uitgerust met 3D-printers en in gebroken armen, benen en ribben over de hele planeet wordt geplaatst.

Zal het snel gebeuren? "Om zover te komen is er veel regulatie en veel kwaliteitscontrole die moet gebeuren," merkt Shah op. Maar als het bewijs dat hij heeft laten zien een indicatie is van zijn potentieel, is er weinig twijfel dat dit snel zal gebeuren.