Новый 3D-принтер залечит даже глубокие ожоги без рубцов
Канадские учёные сообщили о новом достижении в области регенеративной медицины. Речь идёт об успешном испытании устройства, разработка которого началась более десяти лет назад.
Целью учёных было создание 3D-принтера, печатающего новые ткани непосредственно на ранах, и в первую очередь на ожогах. Обычно для лечения последних используются кожные трансплантаты: необходимо удалить фрагмент кожи с неповреждённой части тела пациента и закрыть им рану.
"Однако в тех случаях, когда у пациента имеются обширные ожоги и повреждён как верхний, так и нижний слои кожи, не всегда остаётся достаточно здоровой кожи для пересадки", – обозначает ключевую проблему ведущий автор работы Аксель Гюнтер (Axel Guenther) из Университета Торонто.
По его словам, альтернативные способы лечения обширных и глубоких ожогов – матрицы из бычьего коллагена или искусственные заменители кожи – не всегда эффективны.
Гюнтер и его коллеги решили, что наилучшим решением стал бы 3D-принтер для печати новых тканей, состоящих из клеток самого пациента.
Первый прототип такого устройства размером с микроволновую печь был создан в 2014 году. Спустя четыре года команда представила новую модель – более компактный принтер весом менее двух килограммов. Он стал первым в своём роде устройством, которое формирует ткань в нужном месте в течение двух минут.
С тех пор инженеры добавили ещё десять важных модификаций.
Текущий прототип имеет одноразовую микрофлюидную печатающую головку и мягкий валик, распределяющий биометариал. Раны покрываются слоями клеток, полоса за полосой.
Биочернила принтера состоят из мезенхимальных стромальных клеток (МСК). Это стволовые клетки, которые дифференцируются в специализированные типы клеток в зависимости от условий окружающей среды.
В состав биочернил включён фибрин – белок, который контролирует свёртывание крови (из него, к примеру, создаются губки и плёнки для остановки кровотечений при повреждении мелких сосудов при хирургических операциях).
"Поверхности ран, для которых мы разработали это устройство, не плоские и не ориентированы горизонтально. Наиболее важное преимущество принтера состоит в том, что он обеспечивает равномерное нанесение слоёв биочернил даже на наклонные поверхности", – отметил соавтор работы доктор Марк Йешке (Marc Jeschke) из Саннибрукского центра медицинских наук.
Немаловажно и то, что МСК содействуют регенерации кожи и минимизируют образование рубцов.
"Ранее мы доказали, что можем наносить клетки на место ожога, но не было никаких доказательств того, что это даёт какие-либо преимущества в заживлении ран. Теперь мы это продемонстрировали", – сообщил Аксель Гюнтер.
Его команда провела доклинические испытания нового принтера на свиньях. Животные имели глубокие ожоги, затронувшие внешние и внутренние слои кожи.
Тесты показали, что пласты биочернил, нанесённые непосредственно в раневое ложе, способствуют образованию новых популяций дермальных клеток и кровеносных сосудов.
"Устройство наносило слои равномерно, безопасно и надёжно. Раны, обработанные МСК, заживали чрезвычайно хорошо: уровни воспаления, стягивания и рубцевания были ниже по сравнению как с необработанными ранами, так и с ранами, закрытыми коллагеновым каркасом", – уточнил Марк Йешке.
Команда полагает, что уже в течение следующих пяти лет – после небольших доработок и, что самое важное, клинических испытаний – портативный 3D-принтер для печати новой кожи пополнит оснащение операционных. Это устройство может полностью изменить практику лечения ожогов и травм, уверены разработчики.
Подробнее о новом прототипе рассказывается в статье, представленной в журнале Biofabrication.
Кстати, ранее "Вести.Наука" рассказывали о другом биопринтере, который печатает кожу поверх ран, и о наногеле, который ускоряет заживление ожогов.