Новая технология биопечати и искусственный носовой хрящ

Исследователи из Университета Альберты разработали метод 3D-печати хрящеподобных материалов, состоящих из коллагенового гидрогеля, содержащего человеческие хондроциты. Печатные структуры имитируют носовой хрящ человека с точки зрения его механических, молекулярных и гистологических характеристик. Исследователи надеются, что эта технология может привести к созданию уникальных, персонализированных хрящевых имплантатов для пациентов с раком кожи, у которых есть дефекты носового хряща после операции по удалению опухоли.

Нос является распространенным местом для рака кожи, и у многих таких пациентов удаление раковых поражений приведет к дефектам хряща. В настоящее время хирурги используют хрящ из ребра и имплантируют его в нос, пытаясь исправить такие дефекты, но этот подход имеет существенные недостатки.

«Когда хирурги реструктурируют нос, он становится прямым. Но когда он приспосабливается к своей новой среде, он проходит период ремоделирования, когда он деформируется, почти возращаясь к контурам ребра», — сказал Адетола Адесида, исследователь, участвовавший в разработке новой технологии. «Визуально на лице это становится проблемой. Другая проблема заключается в том, что вы открываете реберный отсек, защищающий легкие, только для того, чтобы реструктурировать нос. Это очень важное анатомическое место. У пациента может быть коллапс легкого, и риск смерти гораздо выше».

Однако новый подход позволяет избежать этих ограничений и включает сбор небольшого материала носового хряща для извлечения хондроцитов, которые находятся внутри. Затем их смешивают с коллагеновым гидрогелем и печатают на 3D-принтере в нестандартную форму, которая специально разработана для заполнения дефектов хряща этого пациента.

«Это в интересах пациента. Они могут лечь на операционный стол, взять небольшую биопсию из носа примерно через 30 минут, и используя это, мы можем напечатать различные формы хрящей специально для конкретного человека», — сказал Адесида. «Мы даже можем хранить клетки и использовать их позже для создания всего необходимого для операции. Это то, что новая технология позволяет вам делать».

Затем напечатанные структуры культивируют в течение четырех недель, чтобы они созрели, прежде чем их можно будет имплантировать. «Чтобы сделать хрящ у человека, требуется целая жизнь, а этот метод занимает около четырех недель. Таким образом, вы все еще ожидаете, что он должен будет пройти определенную степень зрелости, особенно когда он будет имплантирован в тело. Но функционально он способен делать то же, что и настоящий хрящ», — объясняет ученый.

Исследователи планируют протестировать имплантаты на животных моделях и, если это удастся, надеются перейти к клиническим испытаниям. Надеемся, что версия этой технологии также может привести к более прочным хрящеподобным материалам, которые можно будет имплантировать в суставы, чтобы заменить поврежденный или изношенный естественный хрящ.

Вот видео нового материала, напечатанного на 3D-принтере: