Ученые из медицинского центра Wake Forest Baptist доказали, что есть возможность напечатать живые тканевые структуры для дальнейшей замены травмированных или пораженных тканей у пациентов: фрагменты тканей ухо и костно-мышечные структуры генетики напечатали на 3D-принтере и после удачно имплантировали в мышей. «Этот принципиально новый принтер тканей и органов является важным шагом в стремлении создать заменитель тканей организма для пациентов,» уточнил Энтони Атала, директор Института регенеративной медицины Wake Forest Baptist.
Ученые доказали возможности удачной имплантации в организм мышей напечатанных на 3D-принтере фрагментов живой ткани. Заменитель тканей сроднился с организмом, и генетики опубликовали свой отчет в научном вестнике «Природные биотехнологии». Напечатанные на 3D-принтере ухо и костно-мышечные структуры после вживления в животных превратились в функциональные ткани и создали систему кровеносных сосудов. Предварительные результаты показывают, что эти структуры имеют правильный размер, силу и функцию для использования в организме человека.
Энтони Атала, директор Института регенеративной медицины Wake Forest, руководит исследованием. Он уверен, что при дальнейшем развитии данная технология может быть использована для печати живых тканей и органов для хирургических имплантаций. Тканевая инженерия — это наука, имеющая целью создание в лаборатории замены тканей и органов. Это должно решить проблему нехватки донорской ткани для трансплантации. Точность 3D-печати делает такую лабораторную ткань перспективным методом репликации сложных тканей и органов организма. Однако современные принтеры, основанные на струйной, экструзийной и лазерно-индуцированной передачи, не могут производить структуры имплантата нужного размера или прочности.
Интегрированная печать тканей и систем органов (ИПТСО), разрабатываемая в течение 10 лет учеными Института регенеративной медицины, решает эти проблемы. Одной из основных задач тканевой инженерии является обеспечение того, чтобы заменители тканей жили достаточно долго для интегрирования с телом. Ученые оптимизировали «чернила» на основе воды, которые удерживают клетки, способствуя здоровью и росту клеток, напечатали решетку микроканалов всей структуры. Эти каналы позволяют питательным веществам и кислороду из организма диффундировать в структуры и удерживаться в жизнеспособном состоянии, пока создается система кровеносных сосудов.
Ранее было показано, что конструкции тканей без готовых кровеносных сосудов, должны иметь клетки меньше, чем 200 мкм (0,02 см), чтобы выжить. В этих исследованиях, структура уха, размером 3,81 см выжила и показала признаки васкуляризации через 1,5 месяца после имплантации.
«Наши результаты показывают, что сочетание биочернил и микроканалов, обеспечивает надлежащую среду, чтобы клетки оставались живыми и поддерживали рост клеток. Еще одним преимуществом системы ИПТСО является ее способность использовать данные из КТ и МРТ, чтобы «специально создавать» ткани для пациентов. Для пациента с нехваткой уха, система сможет напечатать соответствующую структуру», отмечает доктор Атала.
Несколько экспериментов доказали правильность концепции, продемонстрировавшей возможности ИПТСО. Чтобы показать, что ИПТСО может генерировать сложные 3D-структуры, напечатанное внешнее ухо было имплантировано под кожу мышей. Два месяца спустя, форма имплантированного уха была в хорошем состоянии и сформировала хрящевую ткань и кровеносные сосуды.
Чтобы продемонстрировать возможности заменителей тканей и ИПТСО в генерировании организованных мягких тканей, напечатанная мышечная ткань была имплантирована крысам. Спустя 2 недели тесты подтвердили, что мышца была достаточно прочной, чтобы поддерживать ее структурные характеристики, и началось образование нервных волокон. Доктор Атала подчеркивает, что исследование будет принимать во внимание лишь долгосрочные результаты.
