Новая методика 3D-печати хрящей полагается на армированные гидрогели

Нидерландские ученые совершенствуют методику биомедицинской 3D-печати имплантируемых хрящевых тканей в надежде побороть одну из самых распространенных старческих болезней – остеоартроз.Остеоартроз вызывается поражением хрящевых тканей суставов и носит дегенеративно-дистрофический характер. Согласно статистике, с этим заболеванием рано или поздно сталкивается примерно каждый десятый житель планеты. Одной из наиболее перспективных, но пока еще не осуществленных в клинических условиях методик лечения считается восстановление поверхностей суставов за счет вживления искусственно выращенных хрящевых тканей. В этом направлении работает и научная команда из Университетского медицинского центра в Утрехте под руководством профессора Йоса Малды. Ученые рассматривают одну из главных проблем с 3D-печатью хрящей, а именно недостаточную прочность. Как правило, в качестве несущей конструкции или так называемого опорного матрикса служат гидрогели – биосовместимые и биоразлагаемые субстанции с высоким содержанием воды. Гидрогели одновременно удерживают клеточную массу на месте и снабжают формирующуюся ткань необходимыми питательными веществами. Со временем матрикс разлагается и поглощается живыми тканями. Проблема с гидрогелями заключается в недостаточной прочности и жесткости, ввиду чего сложно добиться сохранения требуемой формы.Задумка нидерландских исследователей сводится к созданию композиционных материалов – тех же гидрогелей, но армированных поликапролактоном. Этот полимер легкоплавок, но более тверд и, конечно же, биосовместим. Производство искусственных хрящей опирается на комбинированную методику, сочетающую струйную 3D-печать с электроспиннингом. Электроспиннинг позволяет создавать каркас из поликапролактона с волокнами толщиной в человеческий волос. Каркас, в свою очередь, наполняется гидрогелем и засеивается живыми клетками, а после определенного периода созревания происходит формирование ткани. «3D-печать – это отнюдь не последний этап. Если напечатать нечто в форме сердца, это нечто нельзя считать сердцем. 3D-печатные конструкции требуют времени и правильных химических и биофизических сигналов для созревания и преобразования в функциональную ткань. В биомедицинской 3D-печати материалы должны поддерживать жизнедеятельность клеток, то есть необходимо высокое содержание воды и возможность обработки при относительно невысоких температурах, что делает гидрогели идеальными кандидатами. Армирование гидрогеля делает материал более прочным, аналогично использованию арматуры в комбинации с цементными смесями для получения более прочных строительных фундаментов. Комбинирование гидрогеля с волокнами поликапролактона носит синергический характер, повышая прочность композиции более чем в пятьдесят раз с сохранением способности живых клеток выстраивать внеклеточные матриксы и формировать подобие хрящевой ткани», – поясняет профессор Малда. Пока что ученые экспериментируют с масштабированием технологии и различными материалами, рассматривая возможность 3D-печати хрящевых, а возможно и костных имплантатов. В долгосрочной перспективе команда надеется получить полностью 3D-печатные органические суставы, пригодные для имплантации. Исследования ведутся на грант в почти два миллиона евро от Европейской комиссии в рамках комплексной программы инновационного развития Horizon 2020. А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.