Российские и китайские ученые создали ткане-инженерные хрящи, которые могут заселяться собственными клетками пациента. В основе методики лежит совмещение различных видов биопринтинга. Основное преимущество такого подхода — возможность трехмерного воспроизведения сложной анатомической структуры ткани по индивидуальной компьютерной модели повреждения. Это обеспечивает выполнение ее физиологических функций после имплантации пациенту.
Ученые Института регенеративной медицины Сеченовского университета совместно с коллегами из детской больницы Чунцинского медицинского университета (Children’s Hospital of ChongqingMedical University, Chongqing, China) в рамках проекта 5-100 изучают процессы восстановления хрящевой ткани. В результате исследования они разработали импланты, индивидуальные для каждого пациента.
В основе методики — различные технологии биопринтинга, сообщил «Известиям» руководитель Института регенеративной медицины Сеченовского университета Петр Тимашев. Совместно с группой физиков из Института фотонных технологий ФНИЦ кристаллографии и фотоники РАН, университет разрабатывает биопринтер, в котором совмещены две известные технологии.
— Первая — экструзионная биопечать — достаточно проста: выдавливается струя биочернил, где содержатся клетки, и, при перемещении форсунки формируется структура согласно трехмерной компьютерной модели. Вторая технология — индуцированный лазером направленный перенос — более сложная. Здесь клетки, распределенные в гидрогеле, на специальной подложке под действием лазера «выбиваются» и переносятся вниз. В результате их комбинирования мы можем последовательно создавать конструкт, имитирующий сложную ткань или орган, — отметил Петр Тимашев.
Основное преимущество биопринтинга — возможность трехмерного воспроизведения сложной анатомической структуры ткани по индивидуальной компьютерной модели повреждения. Как говорят ученые, это обеспечивает выполнение ее физиологических функций после имплантации пациенту. Так, можно варьировать распределение разных типов клеток внутри конструкта и добиться их плотности, соответствующей нативному хрящу.
Кроме того, 3D-биопечать позволяет воссоздать такие комплексные системы, как сустав. Это происходит за счет возможности одномоментного использования разных материалов, включая полимеры, для формирования элементов с высокой жесткостью. По словам медиков, в первую очередь такие импланты понадобятся людям, страдающим от различных заболеваний, связанных с патологиями хрящевой ткани (например, остеоартрит или остеоартроз), и имеющим показания к хирургическому вмешательству.
По завершении этапа научно-исследовательской и конструкторской работы биопринтер будет запатентован, сообщил Петр Тимашев.
— А вот сроки появления таких имплантов для массового использования предсказать сложно. Однако в рамках планируемых нами клинических испытаний они будут созданы уже в ближайшие два-три года, — прогнозирует он.
По словам медика, при прохождении всех необходимых процедур операции с такими имплантами смогут входить в пакет ОМС.
Руководитель Центра прототипирования РНИМУ им. Н.И. Пирогова Михаил Ракитянский назвал исследование крайне актуальным и перспективным.
— В современной медицинской практике дефицит функций различных органов и тканей часто является неизбежным осложнением хронической патологии, онкологических заболеваний, аутоиммунных процессов и следствием проводимых радикальных операций. Поэтому создание структурно-функциональных аналогов органов и тканей человеческого организма является очевидной целью, решение которой находится на стыке широкого спектра междисциплинарных подходов, — подчеркнул Михаил Ракитянский. — На сегодняшний день в мире накоплены серьезные фундаментальные данные и опыт в области физиологии, клеточной биологии, молекулярной генетики, нанотехнологий, технологий 3D-визуализации и биопринтинга, которые открывают принципиально новые возможности для тканевой инженерии.
Совместная научная работа российских и китайских ученых, посвященная созданию таких ткане-инженерных имплантов, опубликована в международном журнале IOPScience.