Aus dem 3D-Drucker: Sind das die Knochen der Zukunft? | SWR rundum gesund
Gebrochene Knochen sind der Fluch der Ärzteschaft, obwohl die Ärzte bestrebt sind, Frakturen mit teuren, wachstumsfördernden Chemikalien voll zu pumpen und Unterstützung zu leisten. Aber wenn es um zerstörte Skelette geht, gibt es letztendlich nicht viel zu tun warten. Ein bizarrer neuer Substanzwissenschaftler mit dem Spitznamen "hyperelastischer Knochen" wird jedoch die Ungeduldigen besänftigen.
Stellen Sie sich einen gebrochenen Arm vor, wie Harry Potters berühmtes Quidditch-geschundenes Glied in der Kammer des Schreckens. Im Inneren ist einer der langen Knochen in zwei Teile zersplittert. Ohne den magischen Skele-Gro, an den sie sich wenden können, veröffentlichen Forscher der Northwestern University ihre Studie in Wissenschaft Translational Medizin Heute hat er herausgefunden, wie man die Lücke zwischen diesen Knochensplittern mit einer Substanz ausbessern kann, die sie als hyperelastischen Knochen oder kurz HB - bezeichnen. Das matschige Material wird mit 3D-Druck in die richtige Form gebracht, dann komprimiert und in den Raum eingeklemmt, wo es sich ausdehnt, um die Ecken und Winkel des gebrochenen Knochens auszufüllen. Stellen Sie sich einen zerquetschten Marshmallow vor, der in einen Spalt geklemmt ist.
"Da es elastisch ist, kann es zu einem Defekt beim Expandieren gedrückt werden, um sich mechanisch ohne Klebstoff oder Nahtmaterial im Raum zu fixieren", so Dr. Ramille N. Shah, Mitautor der Zeitung und Assistenzprofessor an der Northwestern Department of Materials Wissenschaft und Technik sagten am Dienstag in einer Telefonkonferenz. Shah und seine Kollegen haben es geschafft, diese Substanz aus demselben Material herzustellen, das aus Knochen besteht: einem Mineral namens Hydroxyapatit, das mit Bindemitteln gemischt wird, die der sonst spröden Substanz biegbare Eigenschaften und beispiellose Festigkeit verleihen. In einem Experiment haben sie einen Abschnitt eines Oberschenkelknochens mit 3D-Druck gedruckt, und es hielt einem Gewicht von 150 Pfund stand, bevor es nachgab.
Das ist an sich schon eine beeindruckende Leistung, aber die expandierbare Substanz bietet mehr als nur Struktur. Hyperelastischer Knochen, der größtenteils aus Materialien besteht, die auf natürliche Weise im Körper vorkommen (die alle von der FDA zugelassen sind), bietet physiologische Struktur - ein Rahmen für das Wachstum der Körperzellen. Weil es biologisch abbaubar ist und vor allem biokompatibel Es integriert sich in den Körper, so dass Blutgefäße leichter passieren und Zellen wachsen können. Shah und seine Kollegen testeten diese Eigenschaft des HB, indem sie sie mit Stammzellen besiedelten - Zellen, die das Potenzial haben, sich auf jede Art von Gewebe zu spezialisieren. Was sie fanden, war bemerkenswert: Die auf dem HB gepflanzten Stammzellen vermehrten sich nicht nur, sondern begannen sich auch zu vermehren Knochen machen Abbau von Mineralien aus dem HB selbst als Ressource. Und das Immunsystem flippt, so wie ihre Experimente gezeigt haben, nicht aus, wenn HB in sein Revier gerät.
Durch die Möglichkeit, 3D-gedruckt zu werden, sind die Anwendungen nahezu unbegrenzt. Wenn Sie beispielsweise einen neuen Schädel brauchen, Shah und Co. hast dich bedeckt:
Genauso eine genaue Replik einer DNA-Helix:
Während der 3D-Druck heute im medizinischen Bereich gebräuchlich ist, stellt Shah fest, dass der Vorteil des hyperelastischen Knochens darin besteht, dass die zum Drucken verwendete „Tinte“ nicht unerschwinglich teuer ist, da sie im Vergleich zu den meisten medizinischen Materialien relativ kostengünstig ist Dies bedeutet, dass das Skalieren problemlos möglich ist, in Krankenhäuser mit 3D-Druckern verschickt und in gebrochene Arme, Beine und Rippen auf der ganzen Welt eingesetzt werden kann.
Wird es bald passieren? "Bis zu diesem Punkt gibt es eine Menge Vorschriften und Qualitätskontrollen, die gemacht werden müssen", stellt Shah fest. Aber wenn die Beweise, die er gezeigt hat, ein Hinweis auf sein Potenzial sind, gibt es wenig Zweifel, dass dies bald geschehen wird.
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