В НИТУ МИСИС создали имплантируемые хрящевые ткани с помощью 3D-биопечати

Ученые НИТУ МИСИС и компании 3D Bioprinting Solutions представили прототип хрящевого имплантата гортани, который можно напечатать на 3D-биопринтере с учетом анатомических особенностей пациента и затем хирургически восполнить утраченный участок. Проект реализуется в сотрудничестве с Центром оториноларингологии ФМБА России, сообщает пресс-служба вуза.

Одна из наиболее распространенных тканей в организме — гиалиновая хрящевая в гортани, носу, трахеях, бронхах, суставах, ребрах и трубчатых костях. Гиалиновый хрящ гортани выполняет защитную и опорную функции для соседствующих органов, предотвращает коллапс дыхательных путей, к нему прикрепляются мышцы и связки. В случаях повреждений он плохо восстанавливается, потому что в нем нет кровеносных сосудов, а клетки, отвечающие за обновление, не могут активно делиться. Часто с этой проблемой сталкиваются онкологические пациенты, особенно на третьих-четвертых стадиях, когда опухоль прорастает в гортань, и щитовидный хрящ удаляют.

Специалисты НИТУ МИСИС и компании 3D Bioprinting Solutions предложили печатать сетку из термопластичного полиуретана с последующим термоформованием под конкретного пациента. Чтобы клетки могли крепиться к поверхности сетки, ученые предлагают покрывать ее коллагеном или наносить биосовместимый полиэлектролитный комплекс хитозана и полиглутаминовой кислоты, широко используемый в регенеративной медицине. Оптимальная пористость для применения в хирургии составляет пятьдесят процентов с модулем Юнга 82±5 МПа.

«Несмотря на острую клиническую потребность, на сегодняшний день не существует коммерчески доступных имплантатов для замещения дефектов щитовидного хряща, пригодных для массового применения в клинической практике. Биопечать же позволяет восстанавливать нативные ткани, воссоздавать сложные анатомические формы и масштабировать тканевые конструкции, поэтому мы с коллегами из НИТУ МИСИС разработали технологию печати персонализированных имплантатов, которые точно повторяют форму поврежденных участков», — рассказал управляющий партнер 3D Bioprinting Solutions Юсеф Хесуани.

Модель предполагает перспективное промышленное внедрение в течение пяти-шесть лет, при этом технология может быть адаптирована и для других видов гиалинового хряща, например для реконструкции носа.

«Индивидуализированные полиуретановые каркасы хрящей мы получили при помощи FDM 3D-печати и термоформования на основании данных компьютерной томографии. Тесты на цитотоксичность показали, что материал абсолютно безопасен. Мы надеемся, что при дальнейшем внедрении разработка позволит ускорить реабилитацию пациентов», — рассказала выпускница программы «Биоматериаловедение iPhD» НИТУ МИСИС Елизавета Пешкина.

Исследование выполняется участниками консорциума «Инженерия здоровья» в рамках стратегического технологического проекта НИТУ МИСИС «Биомедицинская инженерия и биоматериалы» по программе «Приоритет-2030» Министерства науки и высшего образования РФ.

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.