Дослідники з Університету штату Пенсільванія розробили метод лікування травм шляхом одночасного 3D-друку твердих і м'яких тканин з використанням двох різних «біочутливих лінз». У тестах на щурах команда змогла за кілька хвилин закрити дірки в черепах і шкірі гризунів.
Після операції на головному мозку виправлення «точки входу» може стати проблемою. Для отвору в черепі потрібен новий шматок кістки, взятий або з іншого місця на тілі пацієнта, або від померлого донора. Шкіру над нею теж потрібно якось полагодити — і медики знайшли рішення
Технологія 3D-друку може допомогти у вирішенні цієї проблеми. В останні роки вчені експериментували з «біодруком» живих клітин, створюючи тканини настільки ж різні, як шкіра, органи і кістки, однак травми, проникаючі в різні типи тканин, можуть бути занадто складними. У новому дослідженні команда Penn State розповіла про те, як знайшла вихід з цих обставин.
«На сьогодні в світі не існує хірургічного методу одночасного відновлення м'яких і твердих тканин», — запевняє Ібрагім Озболат, автор дослідження. «Ось чому ми прагнули продемонструвати технологію, за допомогою якої ми можемо реконструювати весь дефект — від кістки до епідермісу — відразу».
Для цього потрібні чорнило з дуже різною консистенцією і, як такі, два різних методу біодруку. Тверда тканина була надрукована методом екструзії, в той час як м'яка тканина була нанесена крапельним методом, щоб не пошкодити організм.
Чорнило для твердих тканин, розроблені командою, складаються з колагену, хитозана, нано-гідроксиапатиту і декількох інших з'єднань, але, що найбільш важливо, мезенхімальних стовбурових клітин — тих, які диференціюються в кістковий, хрящовий і кістковий жир. Чорнило видавлюються при кімнатній температурі, але незабаром нагріваються до температури тіла. Чорнило для м'яких тканин друкуються шарами, чергуючи колаген і фібриноген, а також сполуки, які посилюють зшивання і зростання.
В ході первинних лабораторних випробувань дослідники вчилися закладати отвори тільки в якомусь одному типі тканини за раз. Після того, як вони освоїли методики окремо, вчені перейшли на поєднаний друк в рамках однієї хірургічної процедури, закладаючи діри в кістки і шкірі на головах живих щурів. Між кісткою і шкірою команда розмістила бар'єрний шар, який запобігав міграцію клітин шкіри в кістку.
«Біопринтеру знадобилося менше п'яти хвилин, щоб сформувати кістковий шар і м'які тканини», — розповів Озболат.
Команда провела цей процес більш 50 раз і виявила, що рани м'яких тканин зажили на 100% протягом всього чотирьох тижнів. В ході самостійних тестів кісткова тканина відновилася і покрила близько 80% площі дефекту протягом шести тижнів, але в поєднанні з печаткою на м'яких тканинах за цей же термін змогла покрити лише 50%.
Команда каже, що додавання васкуляризованих з'єднань матиме вирішальне значення для поліпшення кровотоку до кістки і прискорення загоєння. Наступними кроками також буде перевірка методу на більш великих тваринах. Якщо все пройде гладко і кістки також будуть гоїтися повністю — настане черга випробувань вже на людях.
Джерело: ПМ
Якщо вам цікаві новітні розробки в науковій та технічній сфері, підпишіться на електронну версію нашого журналу. 
Там ви знайдете ексклюзивні матеріали, які не були опубліковані на нашому сайті!