Китайские учёные разработали новый вид биологически активного стекла, который можно использовать для 3D-печати имплантатов. В отличие от обычного стекла, этот материал оказался более устойчивым и поддерживал рост костных клеток в экспериментах на животных.
Основой технологии стало использование отрицательно и положительно заряженных наночастиц диоксида кремния, смешанных с ионами кальция и фосфата. Эти вещества известны своей способностью стимулировать образование клеток. В результате получился гель, подходящий для печати, который можно уплотнять при сравнительно низкой температуре — около 700 °C, что значительно ниже, чем в традиционных методах.
Почему это важно
Одной из главных проблем в 3D-печати стекла для медицины были токсичные пластификаторы и экстремальные температуры выше 1 000 °C. Эти факторы не только удорожали процесс, но и снижали биологическую активность материала. Новая методика решает эти задачи: она экологичнее, дешевле и сохраняет свойства стекла, которые делают его подходящим для взаимодействия с костной тканью.
В испытаниях на моделях повреждения костей черепа у кроликов новый материал показал себя лучше обычного стекла и сопоставимо с коммерческим костным заменителем, используемым в стоматологии. Уже через восемь недель клетки активно прикреплялись к биостеклянным структурам, тогда как на обычном стекле роста почти не было.
Технический прорыв
Учёные подчёркивают, что ключевым достижением стала «зелёная» технология печати. За счёт применения неорганических самовосстанавливающихся гелей удалось отказаться от токсичных добавок. Полученные структуры обладали прочностью около 2,3 МПа — этого достаточно для использования в качестве каркасов для костной ткани.
Благодаря низкотемпературному спеканию напечатанные имплантаты сохраняли форму, оставались биоактивными и обеспечивали рост новой кости. Такой подход открывает возможности не только для стоматологии, но и для ортопедии, а в перспективе — и для других отраслей, включая машиностроение и энергетику.
Исследование опубликовано в журнале ACS Nano.
