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.
Image copyrightWake ForestТехнология 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.
Image copyrightWake ForestКак 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.
Image copyrightWake ForestТехнологии 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
