В России провели уникальный эксперимент по биопечати кожных имплантатов



В будущем это поможет больным избавиться не только от не заживающих ран на коже, но и получить вместо удаленных органов живые из собственных клеток

Все боятся неизлечимых болезней, незаживающих ран, внезапной смерти. Но наука сегодня не стоит на месте, многое меняется в терапии даже самых «страшных» болезней. Российские ученые совместно с сотрудниками лаборатории биотехнологических исследований озвучили первые результаты уникального эксперимента по биопечати имплантатов для замещения кожных дефектов у крыс прямо во время операции. А биопечать осуществлялась непосредственно в рану при помощи робота-манипулятора.

фото: en.wikipedia.org

 

 

 

«Лечение ран, их заживление — это многостадийный процесс, — говорили специалисты. — Задач тут ставится несколько: чтобы рана зажила как можно быстрее, чтобы рубец оказался как можно меньше, чтобы исключить инфицирование и т.д. У большинства крыс после трехмерной биопечати имплантатов скорость регенерации была значительно выше, чем при использовании обычных повязок. В ближайшие годы можно будет добиваться регенерации самых сложных дефектов у людей, и не только на коже. В будущем эта технология в регенеративной медицине позволит печатать трехмерные тканеинженерные конструкции непосредственно в месте повреждения во время операционного вмешательства у пациента».

Непонятно, но здорово, как говорится. О чем речь? И как долго людям ждать такого чуда? На эти и другие вопросы специально для читателей «МК» ответила руководитель проекта и зав. лабораторией прогноза эффективности консервативного лечения МНИОИ им. П.А.Герцена, д.б.н., профессор кафедры биологии РНИМУ им. Н.И.Пирогова, заслуженный деятель науки РФ Наталья СЕРГЕЕВА.

 

СПРАВКА "МК"

Биопечать (биопринтинг) — прорывная технология, ориентированная на будущее медицины. 3D-биопринтинг — это создание объемных моделей на клеточной основе с использованием 3D-печати, при которой сохраняются функции и жизнеспособность клеток. Первый патент, относящийся к этой технологии, был подан в США в 2003 году и получен в 2006 году. Первый российский биопринтер создан в 2014 году и до сих пор признается одним из самых многофункциональных в мире по возможности использования для биопечати разными материалами.

 

Первый шаг сделан

— Речь идет о восстановлении кожных дефектов в будущем у пациентов. Особенно в этом нуждаются онкологические больные, но не только они, — пояснила Наталья Сергеевна. — Онкология остро нуждается в технологиях восстановления органов. Она является одной из тех областей медицины, где используется наиболее агрессивное лечение больных, и функции органов и тканей бывают снижены или утрачены. А регенеративные способности самого организма у таких пациентов не всегда достаточны. И регенеративные технологии, в том числе новая разновидность ЗD-биопринтинга, призваны помочь решить эту проблему. Другая разновидность — ЗD-принтинг (печать без живых элементов) уже нашла свое применение в медицине и в онкологии в частности, создаются персонализированные конструкты для замещения костных дефектов в соответствии с геометрией каждого из них.

 

Наталья СЕРГЕЕВА

 

Так вот ЗD-биопринтинг поможет при оперативном вмешательстве. При печати используются живые элементы — клетки и гель на основе коллагена или других полимеров. В результате формируется конструкция, близкая к структуре утраченного органа. Кроме того, в рамках этого проекта специалистами института использована разработанная нами оригинальная технология изготовления из крови лизата тромбоцитов и геля на его основе, обогащенного ростовыми факторами и гормонами для 2D- и 3D-культивирования клеток в не чужеродных условиях. Лизат тромбоцитов — альтернатива эмбриональной телячьей сыворотке, которая традиционно используется для культивирования клеток, но может вызывать аллергические реакции. И готовить его можно как персонализированный продукт из крови каждого больного.

 

Таким образом, в будущем больным с незаживающими ранами будет подарен уникальный метод восстановления утраченного фрагмента кожи с использованием его же собственных клеток. Эта технология подразумевает сочетание хирургической робототехники с трехмерной биопечатью. А применение специальных роботических рук позволяет печатать не только на горизонтальных поверхностях, но и заполнять тканевые дефекты неправильной формы под нужными углами на теле животного, подстраиваясь под его дыхательные движения.

 

— А в перспективе это можно будет делать и на теле человека? При каких заболеваниях?

— Этот метод представляется перспективным, так как может решить проблемы кровоснабжения имплантанта. В напечатанную тканеинженерную конструкцию мигрируют собственные клетки пациента, которые участвуют в формировании сосудов, а также прорастают капилляры из окружающей дефект ткани.

Проведенный эксперимент стал первым шагом на пути применения технологии биопечати в условиях операционной и для дальнейшего использования у пациентов. В будущем это позволит печатать трехмерные тканеинженерные конструкции непосредственно в месте дефекта конкретного органа пациента. Это существенно расширит спектр применения биопечати, так как поможет избавиться от этапа дозревания конструкций в специализированных биореакторах и инкубационных системах.

 

За регенеративной медициной будущее

 

— А насколько далеко это будущее? Каждый больной с раной или после потери органа, тем более в онкологии, мечтает о более быстром заживлении...

— В этой области делаются только первые шаги. Действительно, сейчас многие, переболев раком, пытаются прибегать к регенеративным технологиям. Но я бы покривила душой, если бы сказала, что все критерии (что можно, а чего нельзя онкобольному) уже выработаны. Они вырабатываются постепенно. И еще: когда во время операции хирург берет в руки нож и делает разрез, то сам разрез стимулирует выброс факторов роста. И если у человека после операции, химио- или лучевой терапии есть длительно не заживающая рана, свищи, это означает, что регенеративные возможности организма пациента ослаблены.

К тому же и сама длительно не заживающая рана, и процессы, которые идут в ней, тоже могут стимулировать рост клеток. Поэтому рану надо закрывать. Вот врачи и балансируют между тем, что можно, а чего нельзя. Конечно, стимулирующие действия при этом применять нельзя. Но коллаген, используемый в новой технологии и разработанный российскими специалистами, и не относится к таким стимуляторам. Собственные клетки также помогают этого избежать. При этом помимо доклинических биомедицинских испытаний на животных мы должны ответить на главный вопрос: можно ли этот способ использовать в онкологии?

 

— То есть фактор роста клеток и при новой технологии все же присутствует?

— Факторы роста есть везде: в растениях, в теле животных, человека. Вообще люди подвергаются неблагоприятным экологическим и другим стимулирующим воздействиям в течение всей жизни.

 

— Кому первому пришла в голову эта гениальная мысль — применять биотехнологии для лечения ран, создания целых органов?

— Идея как закономерный этап развития науки пришла в голову многим ученым в мире. Такие технологии активно развиваются уже более 10 лет и с каждым годом становятся все более совершенными. В России в клинической практике уже стали применять 3D-принтеры (некоторые технологии используются в стоматологии). И в конечном итоге ученые пришли к тому, что в процессе печати к «чернилам» можно добавлять клеточные элементы, то есть создавать живые имплантаты путем 3D-биопринтинга.

 

Источник

 

 

Теги: 

ЗD-биопринтинг, уникальный эксперимент по биопечати кожных имплантатов, 3D-принтеры, РНИМУ им. Н.И.Пирогова, МНИОИ им. П.А.Герцена, заслуженный деятель науки РФ Наталья СЕРГЕЕВА, робот-манипулятор

 

Внимание!
Принимаем к размещению новости, статьи или пресс-релизы
со ссылками и изображениями. info@additiv-tech.ru