Напечатанные на 3D-принтере хрящи успешно прошли лабораторные испытания (+ видео)

Хрящ – это твердая, но гибкая соединительная ткань, которая располагается между костями и суставами, а также в ушах, носу и дыхательных путях человека. Потеря или повреждение хряща может вызывать сильную боль, воспаление, потерю подвижности. Поскольку хрящевая ткань не восстанавливается естественным образом, для ее замены требуется хирургическое вмешательство, часто затрагивающее сустав целиком.

Тем не менее, развитие 3D-печати может упростить медикам задачу. Хотя 3D-печать таких органов, как почки, печень и сердце, привлекает много внимания, данные исследования затрудняются сложнейшей структурой этих органов. В свою очередь, изготовить с помощью 3D-печати хрящи достаточно просто, поскольку в них нет сосудов и других сложных элементов – и, в то же время, они также играют важную роль в организме человека.

Исследование под руководством Пола Гатенхольма из Научного центра Уолленберга Вуда построено на применении инновационной формуле биочернил CELLINK с содержанием человеческих клеток. 3D-биопечать осуществлялась на устройстве INKREDIBLE, одном из самых доступных 3D-биопринтеров на сегодняшний день, также созданном в Швеции. «3D-биопринтер – это механический манипулятор, который двигается в трех направлениях и позволяет достичь разрешения в 10 мкм. Устройство подает биочернила и размещает несколько типов клеток – таким образом, оно позволяет воссоздать конструкцию сложных органов», – говорят исследователи.

Новый материал, сделанный из коричневых водорослей, целлюлозных волокон и хондроцитов (основных клеток хрящевой ткани), в отличие от предыдущих, держит форму. Первоначально ученые проводили эксперименты в искусственной среде, замещая питательный раствор и добавляя новые факторы роста. Однако такие условия далеки от организма человека, поэтому исследователи перешли к испытаниям в живой среде, на мышах. Напечатанные на 3D-принтере хрящи не только прижились, но и продолжили развиваться. Ученые отметили, что добавление человеческих стволовых клеток из костного мозга привело к бурному росту и стимулированию дальнейшего производства хондроцитов.

До клинических испытаний может пройти еще много времени, однако результаты, несомненно, многообещающие. Гатенхольм уже работает над решением соответствующих практических и юридических вопросов. Кроме того, сообщается, что исследователи сотрудничают с косметической компанией в рамках проекта по 3D-печати человеческой кожи – ранее стало известно, что в этой сфере также работает французский стартап Poietis.

«3D-биопечать может произвести революцию в тканевой инженерии и регенеративной медицине, – говорит Гатенхольм. – Наша команда заинтересована в изготовлении протезов для пересадки хрящей, пострадавших от травм или рака. Сегодня хирургам достаточно трудно работать с ушами и носом – возможно, однажды можно будет восстановить их с помощью 3D-печати из собственных клеток пациента».

Результаты исследования будут представлены на ежегодном собрании Американского химического общества, одного из крупнейших научных объединений в мире. Работа шведских ученых – один из многих примеров развития в этой сфере, наряду с 3D-биопечатью ушей, мышц, костей и другими разработками.