Кожа – первая линия защиты организма от внешнего мира, и при серьёзных ожогах её восстановление может быть вопросом жизни и смерти. Современные методы лечения часто предполагают пересадку тонкого слоя эпидермиса, внешнего слоя кожи, состоящего из одного типа клеток. Этот подход спасает жизнь, но часто приводит к образованию значительных рубцов. Исследователи из Центра медицины катастроф и травматологии и Университета Линчёпинга разработали гель, содержащий живые клетки, который они надеются использовать для 3D-трансплантации кожи пострадавшим от ожогов.

Под эпидермисом располагается дерма – более толстый и сложный слой, содержащий кровеносные сосуды, нервы, волосяные фолликулы и другие структуры, необходимые для функционирования и эластичности кожи. Трансплантация самой дермы редко осуществима, поскольку это создаст новую рану такого же размера, как и исходная. Чтобы преодолеть эту проблему, команда искала новое решение: создать живую кожу, способную заменить и регенерировать дерму . 

Создание биочернил

Дерма состоит преимущественно из фибробластов — клеток соединительной ткани, которые легко получить из организма и вырастить в лабораторных условиях. Эти клетки особенно ценны, поскольку при необходимости они могут созреть в более специализированные типы клеток. Для их культивирования исследователи использовали каркас из крошечных пористых желатиновых шариков. Однако этот метод приводил к образованию жидкости, которая не задерживалась на ране. Чтобы решить эту проблему, они смешали желатиновые шарики с гелем на основе гиалуроновой кислоты, создав материал с удивительным свойством: он превращается в жидкость при лёгком давлении.

Даниэль Айли, профессор молекулярной физики Линчёпингского университета и один из руководителей исследования, рассказал об этом веществе. «Например, его можно нанести на рану с помощью шприца, и после нанесения он снова станет гелеобразным. Это также позволяет напечатать гель вместе с клетками на 3D-принтере».

В текущем исследовании команда напечатала на 3D-принтере небольшие шайбы, которые помещали под кожу мышей. Они были созданы с помощью экструзионного биопринтера. Результаты демонстрируют потенциал этой технологии для выращивания собственных клеток пациента из минимального биопсийного образца кожи. Выращенные в лаборатории клетки пациента затем можно было бы напечатать на 3D-принтере в виде трансплантата и нанести на рану. Йохан Юнкер, исследователь из Шведского центра медицины катастроф и травматологии, доцент кафедры пластической хирургии в Университете Линчёпинга и соруководитель исследования, рассказал о результатах исследования. «Мы видим, что клетки выживают, и очевидно, что они производят различные вещества, необходимые для создания новой дермы», — сказал он. «Кроме того, в трансплантатах формируются кровеносные сосуды, что важно для выживания ткани в организме. Мы считаем этот материал очень перспективным».

3D-печать для лечения ожогов

Исследование является частью продолжающегося стремления учёных улучшить лечение ожогов с помощью 3D-печати. Например, ранее в этом году Центр исследований ожогов при сети больниц Hamilton Health Sciences (HHS) в Канаде начал проводить испытания с использованием биочернил, изготовленных из обожжённой кожи пациента . Кроме того, несколько исследовательских групп разработали устройства для лечения ожогов, напечатанные на 3D-принтере, включая специализированные повязки для ран и лицевые ортезы .  

Процесс биопечати (а) и жизнеспособность клеток, выраженная в процентах живых клеток по отношению к общему количеству клеток в каждой конструкции (б). (Изображение предоставлено: Р. Шамаша и др.) 

Источник