На фото: Крупный план сопла кожного биопринтера, разработанного в Институте Регенеративной Медицины Уэйк Форест. Хотя появление трёхмерной печати обычно считается революцией в промышленности, оно произвело революцию и в медицине. Чтобы помочь вылечить большие раны, которые обычно требуют пересадки кожи, инженеры из Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) разработали новый биопринтер, который может печатать два слоя собственной кожи пациента прямо на рану. Трёхмерная печать кожи была в разработке в течение нескольких лет. В 2014 году был представлен прототип машины, которая могла печатать большие куски человеческой кожи, которые затем можно было разрезать и приклеить пациенту на рану.
За прошедшие годы технология развилась в более технологичные машины и, в конечном итоге, портативное устройство, которое работает как диспенсер клейкой ленты. Новая машина выглядит как нечто среднее между ними. Она намного больше, чем портативное устройство, но все ещё портативно в условиях больницы. Машину можно приставить к кровати, и пациент будет лежать под соплами принтера, пока он будет работать.
Как и в предыдущих устройствах, новый принтер использует «чернила», состоящие из собственных клеток пациента, чтобы минимизировать риск иммунной реакции. Сначала делается небольшая биопсия здоровой кожи, и из неё извлекаются два типа клеток кожи: фибробласты, клетки, помогающие строить структуру кожи, и кератиноциты, являющиеся основными клетками в самом внешнем слое кожи.
Большие количества этих клеток выращивают из образца биопсии, затем смешивают с гидрогелем, чтобы получить чернила биопринтера. И вот чем он отличается от предыдущих биопринтеров – вместо того, чтобы просто наносить новую кожу на рану, машина сначала использует трёхмерный лазерный сканер, чтобы построить изображение топологии раны. Используя это изображение, устройство затем заполняет самые глубокие части фибробластами, а затем наносит поверх кератиноциты.
Эта техника имитирует естественную структуру кожи, позволяя травме заживать быстрее. Группа показала, как это работает на мышах и свиньях, наблюдая, как новая кожа начала формироваться наружу от центра раны.
«Если вы используете собственные клетки пациента, они активно способствуют заживлению раны, делая процесс заживления намного быстрее», – говорит Джеймс Ю, соавтор статьи. «В то время как существуют и иные типы технологий заживления ран, они, как правило, не участвуют напрямую в регенерацию кожи».
Инженеры запланировали клинические испытания на человеке. В конце концов, новое устройство может быть применено в лечении ожогов, пациентов с диабетическими язвами и иными большими ранами.
Более того, речь идет о мобильной системе, которую можно будет установить прямо у кровати пациента. Исследователи объясняют, что основные клетки кожи, такие как фибробласты и кератиноциты, можно с легкостью выделить из образцов здоровой кожи пациента. Фибробласты производят внеклеточный матрикс и коллаген, способствуя залечиванию повреждений, тогда как кератиноциты – наиболее многочисленные клетки эпидермиса, верхнего слоя кожи.
Команда продемонстрировала прототип системы, которая использует в качестве материала для 3D-биопечати эти два вида клеток в составе гидрогеля. Встроенное устройство сканирует рану, и на основе полученных данных программа направляет печатную головку, которая послойно выкладывает клетки на поврежденном участке кожи. Ученым удалось доказать, что новая система ускоряет восстановление структуры и нормальных функций кожи.
Следующим шагом исследования станут клинические испытания на людях. На сегодняшний день для лечения ожогов и ран применяются фрагменты кожи пациента, взятые с других участков тела. Тем не менее, в сложных случаях лечение затрудняется нехваткой подходящей здоровой кожи. Разумеется, иногда прибегают к пересадке донорской кожи, но организм пациента часто отторгает такие фрагменты. Помимо этого, после любой пересадки фрагментов кожи остаются шрамы и возможны осложнения.
Работая с 3D-биопринтером WFIRM, ученые наблюдали формирование новой кожи из середины поврежденного участка – такое поведение характерно только для использования собственных клеток пациента, поскольку организм не отторгает их.
Источники: https://habr.com/, http://www.3dpulse.ru/
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!
