Ежегодно миллионы людей получают тяжелые ожоги, оставляющие глубокие шрамы. В отличие от эластичной здоровой кожи, рубцовая ткань стягивается, она лишена волосяных луковиц и потовых желез, это нарушает терморегуляцию и сковывает движения. Традиционная пересадка кожи не решает проблему полностью.
Биопечать заживляет кожу после ожогов и не оставляет рубцов
Новейшие технологии 3D-биопечати используют собственные клетки пациента для создания полноценных живых эквивалентов тканей. Ученые научились «обманывать» защитные механизмы организма, заставляя его не экстренно закрывать рану шрамом, а запускать естественную регенерацию. Первые клинические испытания на людях и успешные опыты на животных доказывают: заживление кожи без образования рубцов становится реальностью.
Клетки, находящиеся в водном геле, составляют «чернила» 3D-принтера. Wake Forest Institute for Regenerative Medicine
Тяжелые раны и ожоги лечить трудно и дорого. Роботизированная биопечать позволит воспроизводить идентичные живые ткани многократно без привлечения уникального лабораторного оборудования. Перенос производства к постели больного сделает спасительную технологию доступной даже в небольших региональных клиниках, помогая людям по всей планете.
Когда человек получает сильный ожог, организм стремится максимально быстро закрыть рану для предотвращения инфекции. При этом волокна коллагена выстраиваются параллельными рядами, образуя грубый рубец, тогда как в здоровой коже они переплетены, как прутья в корзине.
В нормальной коже коллагеновые волокна располагаются в виде хаотичного плетения, как показано на рисунке, тогда как в рубцовой ткани они, как правило, располагаются параллельно друг другу.
Международная группа исследователей нашла выход в автоматизированной трехмерной биопечати. Из небольшого образца кожи пациента выделяют клетки, размножают их в лаборатории и смешивают со специальным гелем-носителем на основе гиалуроновой кислоты. Полученные биочернила заправляют в шприцы или роботизированные принтеры. Попадая в рану, такие клетки сохраняют жизнеспособность и начинают выстраивать нормальную функциональную ткань. Работа опубликована в журнале Science Translational Medicine.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Эксперименты на мышах показали отличную приживаемость материала, а текущие тесты на свиньях, чья кожа анатомически близка человеческой, подтверждают, что формирование правильной сетчатой структуры без признаков рубцевания дет нормально.
Точность позиционирования и масштабируемость
В желатиновые шарики вводят клетки кожи, а затем смешивают их с гелем, удерживающим воду, в результате чего получается «кожа в шприце», изображенная здесь на снимке, сделанном с помощью сканирующего электронного микроскопа.
Параллельно развиваются два подхода в биопечати: создание трансплантатов вне тела и печать непосредственно внутри раны. В Сиднее провели первые клинические испытания устройства, которое сканирует повреждение и послойно наносит биочернила прямо на рану. Пациенты отметили значительное снижение боли, а безопасность метода была полностью подтверждена.
Другая научная группа из США создает в лабораторных условиях трехслойные заменители, включающие все шесть основных типов человеческих клеток, включая отвечающие за пигментацию и волосяные фолликулы. Внедрение этих технологий позволило добиться восстановления кровеносных сосудов внутри напечатанной кожи.
Автоматизация процесса решает главную проблему регенеративной медицины — высокую стоимость производства. Масштабируемость робототехники позволит сделать индивидуальные живые эквиваленты доступными для больниц по всему миру, навсегда изменив стандарты лечения тяжелых травм.
Загружаем