Исследователи из Института прикладных исследований полимеров Фраунгофера IAP и Института естественных и медицинских наук NMI разработали напечатанный на 3D-принтере заменитель ткани, который по своим механическим свойствам имитирует натуральную ткань. Оба института совместно подали заявку на патент на этот материал. Разработка, выполненная в рамках проекта PolyKARD, финансируемого правительством Германии, теперь готова к применению в медицинских технологиях.
Отличительной особенностью материала является его трехслойная структура. Основу составляет плотная полимерная пленка из полиуретанового акрилата. Поверх нее с помощью 3D-печати наносится волнистая метаструктура, которая определяет механические свойства материала. Затем добавляется электроформованный коллаген, полученный по технологии, разработанной в Национальном институте материаловедения. Качество коллагеновых волокон проверяется с помощью ферментативного и неинвазивного спектроскопического анализа.
Такая волнообразная структура является ключевым фактором для воспроизведения так называемого нелинейного поведения при растяжении и сжатии — свойства, присущего естественным тканям, таким как перикард, но не характерного для обычных полимеров. «Наши испытания на растяжение показывают, что материал ведет себя при растяжении и сжатии почти так же, как естественная перикардиальная ткань. При растяжении волны удлиняются, что позволяет материалу сохранять гибкость. Резкое увеличение жесткости происходит только при более сильном растяжении», — говорит доктор Хади Бахши из Института Фраунгофера, который вместе с доктором Вольфдитрихом Мейером разработал материал и технологию печати.
Мейер просто и ясно изложил суть более широкого подхода: «Намеренно комбинируя структурный дизайн и биоматериалы, мы можем добиться механических свойств, максимально приближенных к свойствам естественных тканей».
Исследования взаимодействия клеток с материалом, проведенные в Национальном институте материаловедения, подтвердили биосовместимость материала. Тесты на цитотоксичность не выявили негативного воздействия на клетки, а исследования с использованием фибробластов и эпителиальных клеток кожи человека показали, что трехмерная волокнистая структура способствует адгезии и росту клеток. «Результаты показывают, что технические материалы и биологические функции можно целенаправленно создавать и объединять в биомиметические материалы, — говорит доктор Ханна Хартманн из Национального института материаловедения. — Это открывает новые возможности для разработки биогибридных имплантатов». Именно поэтому мы совместно подали заявку на патент на этот заменитель ткани.
По словам исследователей, эта концепция применима не только к перикардиальной ткани. Они видят потенциал ее использования в искусственных кровеносных сосудах, стент-графтах, заменителях твердой мозговой оболочки и искусственной коже. «Наша разработка достигла такого уровня, когда ее можно применить на практике, — говорит Мейер. — Следующий шаг — сотрудничество с про
>>>АРХИТЕКТУРНЫЕ МАКЕТЫ. УЛИЧНЫЕ МАКЕТЫ ЗДАНИЙ<<<
