Varje år genomgår tusentals vuxna och barn benimplantatoperation. Hos vuxna används metaller ibland för att ersätta benen, men det fungerar inte för växande barn. Så i stället skördas ben ibland från andra håll i kroppen - men det kan leda till komplikationer och smärta.

Det som behövs är ett syntetiskt implantat som inducerar naturlig benregenerering och tillväxt, vilket kan anpassa sin form över tid och vars form kan enkelt anpassas. Nu har ett forskargrupp vid Northwestern University, ledt av Ramille Shah, utvecklat exakt det.

Biokompatibel, biologiskt nedbrytbar

Deras lösning är ett biomaterial som blandar ett mineral som finns naturligt i humant ben med en biokompatibel, biologiskt nedbrytbar plast som redan används i många medicinska tillämpningar. Det resulterande "ben" -materialet är hyperelastiskt, starkt och kan skrivas ut i en 3D-skrivare vid rumstemperatur i vilken form du behöver.

Viktigast är det att det är fullt av hål. "Porositet är enormt när det gäller vävnadsregenerering, eftersom du vill att celler och blodkärl ska infiltrera ställningen", sa Shah. "Vår 3D-struktur har olika nivåer av porositet som är fördelaktigt för dess fysiska och biologiska egenskaper."

Förbättra ytterligare regenerering

Fördelen med att kunna utföra 3D-tryckprocessen vid rumstemperatur är att andra ämnen kan kombineras i bläcket också. "Vi kan införliva antibiotika för att minska risken för infektion efter operation," sa Shah.

"Vi kan också kombinera bläcket med olika typer av tillväxtfaktorer, om det behövs, för att ytterligare förbättra regenereringen. Det är verkligen ett multifunktionellt material."

Shah har en vision av ett sjukhus där ben och andra implantat kan 3D-skrivas medan patienten väntar. "Vändningstiden för ett implantat som är specialiserat för en kund kan vara inom 24 timmar," sa Shah.

"Det kan förändra världen av kraniofacial och ortopedisk kirurgi, och jag hoppas kommer att förbättra patientens resultat."

De fullständiga detaljerna om implantatet finns i ett papper som laget publicerade i tidskriften Science: Translational Medicine

  • Behöver du träna robotar för Mars? Skicka dem till Yorkshire
  • Duncan Geere är TechRadars science writer. Varje dag hittar han de mest intressanta vetenskapsnyheterna och förklarar varför du borde bry sig. Du kan läsa mer av hans berättelser här, och du kan hitta honom på Twitter under handtaget @duncangeere.