В Сеченовском университете создали 3D-печатный аналог барабанной перепонки из живых клеток и коллагена

Ученым Первого Московского государственного медицинского университета имени И. М. Сеченова удалось с помощью технологий тканевой инженерии зарастить перфорацию перепонки у шиншиллы. Новая методика позволит печатать на 3D-принтерах биоэквиваленты для восстановления барабанных перепонок и в течение одного месяца возвращать людям слух.

Работы ведутся в сотрудничестве со специалистами Института клинической медицины имени Н. В. Склифосовского и Научно-технологического парка биомедицины, сообщает пресс-служба Сеченовского университета.

Как пояснил директор клиники болезней уха, горла и носа УКБ № 1 Сеченовского Университета Валерий Свистушкин, девяносто процентов перфораций — это последствия перенесенных отитов. Иногда перепонка после них не зарастает, и формируется стойкая перфорация в герметичной мембране, которая отделяет ухо от внешней среды. В итоге нарушается вибрация и искажается передача звука, человек начинает хуже слышать. Кроме того, отверстие в перепонке становится входными воротами для инфекции, которая, в свою очередь, приводит к обострению хронических отитов, гноетечению, боли и прогрессирующей потере слуха. В настоящее время эта проблема решается хирургическим путем.

«Выполняется тимпанопластика, целью которой является восстановление целостности барабанной перепонки и, как следствие, улучшение слуха. Для этого в основном используются различные ткани самого пациента. Процесс приживления продолжительный, и не во всех случаях удается добиться закрытия перфорации, но даже при положительном исходе восстановленная перепонка не полностью совпадает по своей структуре с природной. Второй момент в том, что существующие на сегодня операции сложные, иногда многочасовые, и доступны они не в каждом ЛОР-отделении. В нашей клинике проводятся более двухсот подобных операций в год. Перед учеными, врачами-отоларингологами, специалистами по клеточной терапии и биоматериалам встала необходимость привлечения методов регенеративной медицины, чтобы сделать восстановление слуха более эффективным и простым», — рассказал профессор Свистушкин.

Чтобы закрыть перфорацию в барабанной перепонке, необходимо было получить максимально подходящий материал. Этой задачей занялись специалисты из Научно-технологического парка биомедицины.

«Для восстановления перфорации барабанной перепонки мы решили создать новые для нас и более сложные тканеинженерные конструкции. За основу взяли ранее разработанные биочернила, содержащие биосовместимый гидрогель и клеточные сфероиды, затем с помощью 3D-биопринтера на биобумаге, в качестве которой выступали коллагеновые матрицы, напечатали конструкты. Предстояло закрыть область дефекта диаметром примерно около пяти миллиметров. Конструкты получились очень удобными для имплантации и установки: плотная коллагеновая матрица позволила брать их пинцетом и перемещать в область перфорации, а гидрогель в их составе стал не только оптимальной средой для роста клеток, но и создал дополнительный объем биоэквивалента. Это позволило зафиксировать конструкт в области дефекта, благодаря чему он не смещался и оставался на месте в течение всего процесса регенерации», — рассказала младшая научная сотрудница Института регенеративной медицины Полина Бикмулина.

«Мы проводили этот опыт на шиншиллах, потому что их перепонки очень похожи на человеческие и по своей структуре, и по размерам. Мы взяли животное со стойкой перфорацией перепонки, ввели биоэквивалент в место дефекта и стали наблюдать за результатами. Когда через месяц мы начали изучать перепонку через эндоскоп с увеличением, то не смогли найти точку, куда был введен биоэквивалент — настолько она восстановилась. Причем в ней восстановились все слои, и гистологически она стала неотличима от естественной, природной перепонки. Что особенно важно, она передает вибрацию так же, как это делает нативная перепонка. Для нас это стало большим, знаковым событием», — добавил Валерий Свистушкин.

Новая технология значительно упрощает лечение людей с перфорациями перепонок и хорошо демонстрирует возможности регенеративной медицины.

«Стандартная операция — это кропотливая, ювелирная работа: выделение остатков барабанной перепонки, забор лоскута, выделение надхрящницы, истончение хрящей, их тщательная укладка под барабанную перепонку в области перфорации. Одним словом, вышивание крестиком сложных фигур в объеме кубического сантиметра. Здесь нам не надо проводить большинство этих сложных манипуляций: мы просто освежаем края и накладываем заплатку из коллагена, она сама прирастает, да еще и замещается нормальной тканью. В этом и был смысл нашей работы», — пояснил Валерий Свистушкин.

Исследование выполнено на грант Российского научного фонда, сейчас ученые ожидают принятия поправок в федеральный закон «О биомедицинских клеточных продуктах», после чего можно будет переходить к клиническим испытаниям и лечению людей. 

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.