CENTRUM.CZ > Techzpravy.cz > dnes, 07:00

Sklo místo kosti? Vědci právě posunuli medicínu o generaci dál

4 min

Sdílet

Tým čínských vědců vytvořil biosklo, které lze tisknout ve 3D při nižších teplotách a které podporuje růst kostí lépe než běžné sklo. Tento průlom může změnit budoucnost ortopedie, stomatologie i dalších oborů regenerativní medicíny.

Sklo místo kosti? Vědci právě posunuli medicínu o generaci dál

Zdroj: Harlie Raethel / Unplash

Od doby, kdy Bruce Willis hrál ve filmu Vyvolený, příběhu superhrdiny, který přežije řadu smrtelných nehod a setká se se svým „protivníkem“, kterého hraje Samuel L. Jackson a který trpí osteogenesis imperfecta (nemocí křehkých kostí), je tato nemoc veřejně uznávána. Není tedy divu, že někoho napadne sklo jako náhrada kostí.

Společné vlastnosti kostí a skla

Sklo i kost mají díky své molekulární struktuře společnou klíčovou vlastnost: lépe odolávají stlačení než natažení. Tato vlastnost je základem oxidu křemičitého, hlavní složky skla, která při vysokých teplotách přechází do kapalného stavu a lze ji tvarovat. Díky tomu je možné vytvářet implantáty, které lze vyrobit tak, aby dokonale zapadly do poškozených částí kosti. I když má sklo potenciál, zdokonalení procesu tisku bylo překážkou. Zatím

Tým čínských vědců vyvinul 3D tisknutelné bioaktivní sklo s pružností podobnou kosti. Ve studii publikované v časopise ACS Nano autoři ukazují, že v testech na zvířatech toto sklo podporovalo růst kostních buněk déle než obyčejné sklo a téměř se vyrovnalo přednímu materiálu pro zubní implantáty.

Mohlo by vás zajímat: Věříte, že nejsme ve vesmíru sami? Tak si přečtěte, co říkají čísla

Běžný 3D tisk skla vyžaduje vysoké teploty přesahující 1000 °C, což omezuje jeho použití v medicíně, kde jsou bezpečnost a náklady rozhodujícími faktory.

Autoři pod vedením Huanana Wanga hledali čistší řešení. Zkombinovali opačně nabité částice oxidu křemičitého s vápenatými a fosfátovými ionty, o nichž je známo, že vyvolávají tvorbu buněk. Tato směs vytvořila tisknutelný gel, který mohl tvrdnout při teplotě kolem 700 °C. Tým porovnal své nové biosklo, obyčejné křemičité sklo a komerční zubní kostní náhradu při opravě králičí lebky.

'Rational Design of Purely Inorganic Self-Healing Colloidal Hydrogels To Enable “Green” 3D Printing of Bioglass-Based Bone Substitutes' in ACS Nano was featured as an ACS Science Release.

Read the release: https://t.co/9pDRpHNKkH
Read the article: https://t.co/fKOe35IJ7I pic.twitter.com/qaTRV5lpIn

— ACS Publications (@ACSPublications) September 25, 2025

Zatímco komerční produkt stimuloval rychlejší počáteční růst, biosklo se ukázalo být odolnější. Po osmi týdnech se většina kostních buněk přichytila ke kostře z bioskla, zatímco u obyčejného skla byl růst malý nebo žádný. Studie uvádí, že jejich materiál udržel růst kosti déle než stávající možnosti. Svou práci označili za průlom v oblasti cenově dostupných, přizpůsobitelných kostních náhrad s využitím daleko za hranicemi stomatologie.

Technologický úspěch

Kromě lékařských výsledků tým vyzdvihl technický pokrok svého přístupu. Vysvětlili, že většina keramických nebo skleněných 3D tisků vyžaduje vysokoteplotní spékání. Spékání je proces, při kterém se tepelně spojují práškové částice materiálu (například kovu nebo keramiky).

Tyto kroky zvyšují náklady a čas, snižují biologickou aktivitu a mohou mít i toxické účinky. Jejich metoda tyto problémy řeší použitím samoopravných anorganických koloidních gelů, které jsou tvořeny nanosférami oxidu křemičitého, jež se vzájemně elektrostaticky přitahují.

To jim umožnilo vytisknout houževnaté skleněné struktury bez přísad a dokončit je při relativně nízkých teplotách pomocí procesu známého jako nízkoteplotní spékání. Výsledné gely vykazovaly modul pružnosti v tlaku přibližně 2,3 MPa, což je dostatečně pevné pro použití jako kostní lešení.

Zachovaly si také schopnost samoregenerace, díky čemuž se zlepšila tisknutelnost a kontrola tvaru materiálu. Po spékání při 700 °C si vytištěné struktury zachovaly svůj tvar, zůstaly bioaktivní a při testech podporovaly růst kosti.

„Tato zelená strategie anorganického 3D tisku umožnila nákladově efektivní a bioaktivitu zachovávající výrobu kostních náhrad na bázi bioskla, což vedlo ke zlepšení osteogeneze a osteointegrity in vivo,“ uvádí studie.

Dobrou zprávou je, že dopad tohoto průlomového objevu se netýká pouze medicíny a mohl by se rozšířit i na průmyslová odvětví od strojírenství až po energetiku.

A co bude dál?

Vývoj bioskla není úplnou novinkou, ale přístup tohoto týmu je inovativní díky své schopnosti vytvářet bioaktivní struktury na míru při nižších teplotách. Tento průlom nejen snižuje náklady, ale také zvyšuje bezpečnost implantátů. Schopnost přizpůsobit implantáty na míru je zásadní, protože každý pacient má jedinečné potřeby a tradiční metody tuto úroveň přizpůsobení často nemohou nabídnout.

Video k článku ZDE

Zdroj: Youtube.com

Kromě toho je významnou výhodou biokompatibilita bioskla. Materiály, které se dobře integrují s lidskou tkání, mají zásadní význam pro zamezení odmítnutí implantátu a zajištění rychlejší a účinnější rekonvalescence. Budoucí výzkum by se mohl zaměřit na použití tohoto bioskla v jiných částech těla, například v kloubech, kde je rozhodující pevnost a pružnost.

Závěrem lze říci, že 3D tištěné biosklo představuje slibný pokrok v regenerativní medicíně. Jeho schopnost napodobit pevnost kosti spolu s jeho přizpůsobivostí a biokompatibilitou by mohly způsobit revoluci v léčbě kostních poranění a souvisejících zdravotních stavů.