Российские ученые смогли воспроизвести естественную биомеханику уха в 3D-печатном имплантате

Биопротез не просто повторяет наружную форму слухового органа, но и имитирует естественные ткани своим составом. Специалистам НИТУ МИСИС удалось объединить полимерный каркас с мягким гидрогелем на основе живых клеток. Испытания in vivo подтвердили, что имплантат прорастает сосудистой сетью и успешно приживается.

Микротия — аномалия развития ушной раковины — встречается в среднем у одного из десяти тысяч новорожденных, однако современные методы реконструкции все еще обладают рядом ограничений. Аутологичная пересадка хряща, при которой материал для имплантата берут из тела пациента, сопряжена с рисками хирургического вмешательства, такими как кровотечение и повреждение тканей, а синтетические имплантаты из пористого полиэтилена нередко отторгаются организмом и становятся очагами инфекций. Напечатанные на 3D-биопринтере биополимерные конструкты лишены этих недостатков, однако после вживления они зачастую деформируются под стягивающейся кожей.

Чтобы улучшить приживаемость имплантатов, специалисты Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» совместно с коллегами из Научно-клинического центра оториноларингологии ФМБА, Национального медицинского исследовательского центра детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева, Национального медицинского исследовательского центра кардиологии имени академика Е. И. Чазова, Национального медицинского исследовательского центра травматологии и ортопедии имени Н. Н. Приорова, Института пластической хирургии и косметологии, биотехнологических компаний «Имтек» и 3D Bioprinting Solutions разработали метод гибридной 3D-печати, сообщает пресс-служба НИТУ МИСИС.

«Мы объединили в одном процессе гибридной 3D-биопечати две различные группы материалов — пористый и упругий каркас из полимеров дал нам биомеханику, а мягкий коллаген с хондроцитами обеспечил прорастание сосудистой сети и быструю интеграцию имплантата в организм. Мы провели испытания на двух вариантах каркаса биопротеза — с полилактидными ребрами и без них. Обычный имплантат продавился под нагрузкой и потерял половину формы. Ребра же повысили устойчивость конструкции к деформации на сорок четыре процента», — рассказал директор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС Федор Сенатов.

Поры каркаса ученые заполнили коллагеновым гидрогелем с живыми хондроцитами — клетками, из которых со временем формируется собственная хрящевая ткань, не отторгаемая организмом как чужеродное тело. Также в коллагеновом гидрогеле активно развивается сосудистая сеть, без которой имплантат уязвим к инфекциям, так как туда не попадают иммунные клетки. 

«Мы наблюдали, как соединительная ткань и малые сосуды проросли через весь объем имплантата, а в конструктах с хондроцитами сформировались скопления зрелых хрящевых клеток, которые при удачном исходе дадут начало новой хрящевой ткани внутри пор этого усовершенствованного биопротеза. Испытания in vivo в течение трех месяцев показали, что искусственные уши успешно приживаются, не вызывают воспаления или отторжения и сохраняют анатомическую форму», — рассказал инженер лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС Сергей Жирнов.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ, результаты опубликованы в издании International Journal of Bioprinting. Следующий шаг — клинические испытания усовершенствованного имплантата.

Источник: НИТУ МИСИС

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.