Имплантированные в тела животных части костей, мышцы и хрящи, изготовленные на 3D-принтере, функционируют нормально, говорится вопубликованных в журнале Nature Biotechnology результатах разработки американских ученых.

Прорывное открытие дает возможность использования живых тканей для восстановления поврежденных органов.

Врач-профессор из Лондонского университетского колледжа назвал новую технологию «гусыней, которая несет золотые яйца».

Идея интегрировать индивидуальные стволовые клетки человека в изготовленную на 3D-принтере точную копию поврежденного органа способна совершить революцию в регенеративной медицине.

Заменить сломанную челюсть, поврежденную сердечную мышцу или вернуть человеку отсутствующее ухо с помощью такой технологии не составит большого труда.

На сегодняшний день главной проблемой трансплантации искусственно регенерированных органов остается сложность поддержания их жизнеспособности — ткани толщиной свыше 0,2 мм испытывают нехватку кислорода и питательных веществ.

Губка

Команда американского медицинского центра Wake Forest разработала новую методику, которая позволяет изготавливать при помощи 3D-принтера живую ткань, пронизанную микроканалами. Ткань имеет губкообразную основу, что позволяет питательным веществам и нейронным сетям проникать в ее структуру.

Интегрированная регенеративная системаImage copyrightWake Forest
Image captionДля 3D-печати частей тела используется интегрированная регенеративная система

Технология представляет собой интегрированную систему, часть которой отвечает за рост тканей, другая — за изготовление на 3D-принтере точной копии заменяемого органа.

Исходный материал состоит из биоразлагаемого пластика, который формирует внешнюю структуру воссоздаваемого органа, и геля на водной основе, который содержит клетки и стимулирует их рост.

Испытания на животных показали, что после имплантации пластик постепенно разрушается, а его место занимает естественная структурная матрица из белков, продуцируемых клетками.

Кровеносные сосуды и нервы вращиваются непосредственно в имплантаты.

Широчайшие возможности

Как говорит профессор Энтони Атала, ведущий исследователь центра Wake Forest, в настоящее время уже можно печатать и человеческие ткани, но ученые хотят дождаться окончания тестов на животных, чтобы понять, насколько прочны воссозданные органы.

томография сломанной челюстиImage copyrightWake Forest
Image captionТак на томограмме выглядит сломанная челюстная кость

Как бы то ни было, 3D-печать открывает новые возможности для медицины. «Предположим, к нам поступил пациент с травмой челюсти, часть которой отсутствует. Мы делаем пациенту томографию, затем передаем данные на принтер, и он создаст недостающую часть челюстной кости, которая будет полностью подходить больному», — сказал он Би-би-си.

Изготовленный при помощи 3D-принтера недостающий фрагмент сломанной челюстиImage copyrightWake Forest
Image captionА так — изготовленный при помощи 3D-принтера недостающий фрагмент

Технологии с использованием биоразлагаемых материалов, которые затем пропитывают раствором со стволовыми клетками, уже применяются.

Два года назад в медицинском центре Wake Forest проводились опыты по пересадке выращенных в лаборатории женских половых органов, но в целом возможности таких процедур ограничены из-за проблем с сохранением жизнеспособности клеток.

Как говорит профессор Атала, в их недавнем эксперименте были созданы самые различные виды тканей — мышцы, мягкие хрящи и твердые кости, — что свидетельствует о широчайших возможностях новой технологии.

Золотая гусыня

Профессор Мартин Бирчелл, занимающийся хирургией в Лондонском университетском колледже, называет результаты исследования поразительными.

«Перспектива использования 3D-печати человеческих тканей и органов для имплантации была реальной, но, признаюсь, я не ожидал увидеть такой быстрый прогресс. То, что они сумели создать, можно назвать гусыней, несущей золотые яйца!» — восхитился врач.

Он также считает, что прежде чем использовать новую технологию на людях, нужно провести дополнительные испытания, но надеется, что это займет немного времени.

«Учитывая масштаб этого прорывного исследования, прогресс в других областях, ресурсы, имеющиеся в распоряжении ученых из Wake Forest и насущные потребности здаравоохранения, я думаю, что уже менее чем через десять лет хирурги, такие как я, смогут делать операции с напечатанными органами и тканями. Жду-не дождусь», — добавляет Мартин Бирчелл.

Источник — BBC