Sejt! Kroppen laver knogler ud af 3D-printet skabelon

Det er en dyr og besværlig proces at erstatte eller reparere knogler, som er ødelagte eller nedslidte.

Men fremover kan det måske blive nemmere, hvis læger kan 3D-printe den manglende knogle, så den ovenikøbet passer perfekt til patienten.

Forskere fra Northwestern University har nemlig opfundet et nyt biomateriale, som kan 3D-printes og lave kunstige knoglestilladser, som kan sættes ind i kroppen. Når de er sat ind i kroppen, begynder de gradvist at blive lavet om til almindelige knogler, ved at danne nye blodkar og nye mineraler, som findes naturligt i knogler.

Det nye biomateriale kalder forskerne bag for Bouncy Bones ('hyperelastiske knogler', red.), og studiet bag er netop blevet publiceret i det videnskabelige tidsskrift Science Translational Medicine.

Patienter kan få printet personlig knogle

Knoglematerialet kan printes i alle former og størrelser, og kan altså laves, så det passer til en helt bestemt person.

Hvis en person eksempelvis har fået kraniebrud, kan lægerne lave en CT-skanning. Denne skanning kan så bruges til at designe det stykke af kraniet, som lægerne gerne vil have lavet. Stykket bliver så 3D-printet og kan sættes ind hos personen. Hvis det ikke passer helt, kan lægerne skære det til på operationsbordet.

Materialet er nemlig nemt at skære, folde og presse, så det kan tilpasses det sted, hvor der mangler knoglemateriale.

I videoen øverst fra newscientist.com kan du se, hvordan knoglerne bliver printet. De er fyldt med små huller, hvor der kan vokse nye celler og blodkar, så den syntetiske knogle kan fungere som en rigtig knogle.

Uden blodårer, vil det omkringliggende væv nemlig dø, da det ikke kan få næringsstoffer.

Knoglerne er lavet af mineraler

Biomaterialet er lavet af hydroxyapatit, som er et mineral, der naturligt findes i knogler, og en polymer, PLGA, der binder mineralet, så det bliver fleksibelt.

Materialet er meget robust men samtidig fleksibelt. Så selvom det bliver presset sammen, folder det sig efterfølgende tilbage til den oprindelige form. Og så er det meget modstandsdygtigt og kan tåle hårde slag.

»Første gang, vi 3D-printede materialet, var vi meget overraskede over at se, at selvom vi maste eller omformede knoglematerialet, så foldede det sig på plads igen,« fortæller Ramille Shah, som er assisterende professor i materialle videnskab ved Northwestern University, og som har været med til at opfinde det nye materiale, ifølge theverge.com

Kunstige knogler i mus, rotter og aber

Selvom biomaterialet endnu ikke er testet på mennesker, har det vist sig at kunne danne nyt knoglemateriale i flere forsøg med dyr.

I første omgang satte forskerne mesenkymale stamceller (se faktaboks) ind i nogle af de 3D-printede knogler, som så groede inde i knogle-stilladserne.

Til sidst endte cellerne med selv at danne nogle mineraler, som naturligt findes i knogler.

»Det gik fra at være et syntetisk stillads, til at cellerne selv begyndte at producere mineraler,« fortæller medforfatter til det nye studie Adam Jakus, der er postdoc ved Northwestern University, ifølge theverge.com.

Senere hen satte forskerne biomaterialet ind i en mus, hvor det tilpassede sig uden at give en allergisk reaktion eller inflammation i musen.

Hospitalerne skal selv printe knogler

Efterfølgende udførte forskerne et kirurgisk indgreb på en rotte og brugte det hyperelastiske knoglemateriale til at forbinde to ryghvirvler.

De har også brugt materialet til at reparere et kranie hos en makak-abe. I begge tilfælde tilpassede materialet sig dyrenes væv og gjorde, at der blev lavet nye blodårer og nyt knoglevæv.

Forskerne håber, at samtlige hospitaler får 3D-printere, så de i fremtiden kan speciallave knoglestilladser til patienterne.