В Утрехтстком университете кролику пересадили напечатанное на 3D-принтере плечо

Команда «Фабрики тканей» Медицинского центра при Утрехтском университете добилась значительных успехов в использовании конструкций из гидрогеля. Как говорит координатор проекта профессор Джос Мальда, исследователи сейчас проводят испытания напечатанного на 3D-принтере имплантата плеча кролика.

«Фабрика тканей» – это исследовательская лаборатория в Утрехтской системе изучения естественных наук, открытой инновационной сети в Нидерландах, в которую входит Утрехтский университет, Медицинский центр, а также несколько государственных органов и коммерческих структур. Лаборатория имеет два филиала, оборудованных 3D-биопринтерами и устройствами для выращивания клеточных структур. «Фабрика тканей» открылась в 2014 году и специализируется, в основном, на 3D-биопечати костной и хрящевой ткани.

Один из вдохновителей лаборатории – биолог Джос Мальда, заинтересовавшийся 3D-печатью несколько лет назад. Под его руководством в лаборатории уже получили чрезвычайно эффективный гидрогель. Гели, сделанные из специальных полимеров, удерживают большое количество влаги, поэтому они идеально подходят для внедрения клеток. Хотя клеточная терапия уже применяется в ряде больниц для восстановления поврежденных хрящей, этот гидрогель можно использовать на гораздо более обширных участках за счет 3D-печати. «Наши усиленные гидрогели прочнее и эластичнее большинства других веществ, поэтому в перспективе их можно применить для лечения больших участков сустава», – комментирует Мальда.

Неоднократно испытанные гидрогели могут содержать в себе факторы роста и стволовые клетки, а также клетки, формирующие хрящи, или сочетание клеток разных видов. Особенно важно, что это вещество является идеальной средой, в которой клетки могут перенести процесс 3D-печати и продолжить развиваться в готовой конструкции. «Гидрогель немного мягкий, похож на желатин, – рассказывает Мальда. – Изначально он был недостаточно прочным, но мы продолжаем работать над его сочетанием с другими материалами».

Команда из Утрехта в первый раз напечатала конструкцию из гидрогеля на основе толстых волокон – Мальда сравнил получившийся объект с усиленным бетоном. Имплантаты получились достаточно прочными, но утратили необходимую гибкость. «К счастью, нам удалось уменьшить волокна – они были не слишком крепкими сами по себе, но отлично проявили себя в сочетании с гидрогелем. Вся конструкция держалась вместе и была значительно прочнее, чем можно было ожидать», – объясняет Мальда.

Сейчас ученые работают над имплантатами, в которых сочетаются тонкие волокна, подходящие для хрящевой ткани, и толстые, идеальные для изготовления костей. Комбинируя разные материалы с поддерживающими конструкциями, уже можно изготовить большое количество форм, таких как диски и трубки. Благодаря всей проделанной работе исследователи смогли провести первый эксперимент — заменить целое плечо кролика напечатанным на 3D-принтере имплантатом.

Несмотря на то, что результаты теста еще предстоит проанализировать в ближайшем будущем, их уже можно назвать многообещающими. По словам Мальды, ученым также удалось лучше понять, как стволовые клетки превращаются в клетки разных тканей, таких как кости или мышцы. «Мы узнаем все больше об этих процессах. Но, к сожалению, мы все еще не можем контролировать стволовые клетки, превращая их в костную ткань при любом сценарии», – говорит Мальда. Тем не менее, у команды есть достаточно средств, чтобы продолжать исследования в течение ближайших пяти лет, так что будущее «Фабрики тканей» видится чрезвычайно перспективным.