Напечатанные на 3D-принтере имплантаты помогут восстановить нервные клетки (+ видео)

Ежегодно сотни и тысячи людей становятся инвалидами из-за травм или заболеваний нервов, в результате которых они оказываются частично или полностью парализованы. В течение десятилетий было испытано множество методик восстановления нервов, однако генная манипуляция или модификация энзимов оказались, в основном, неэффективными для восстановления крупных участков поврежденных нервов – или не привели к надежным и повторяемым результатам.

Для решения этих проблем ученые из Университета Миннесоты, Технического института Вирджинии, Университета Мериленда, Университета Принстона и Университета Джонса Хопкинса совместно разработали и испытали новейшую процедуру для 3D-печати силиконовой вспомогательной конструкции, которая встраивается в живые ткани для стимуляции роста нервных клеток. В этих конструкциях содержатся биохимические элементы, способствующие росту и восстановлению нервных клеток – конструкции были успешно испытаны на живых крысах в лаборатории.

Исследования проводились на седалищном нерве, самом крупном и длинном у большинства млекопитающих, включая человека – этот нерв отвечает за мышцы бедра, нижней части ног и ступни. С помощью 3D-сканера ученые создали подробную модель, определив расположение седалищного нерва у крыс. Затем исследователи загрузили данные в программу, которая управляет специально разработанным 3D-принтером, создающим непосредственно силиконовую основу для роста нервных клеток. После этого седалищный нерв крыс обрезали, а внутрь поместили вспомогательную конструкцию, закрепив на ней концы поврежденного нерва. Спустя примерно 10-12 недель крысы, в основном, снова могли ходить.

«Это важное доказательство того, что 3D-печать может использоваться для создания индивидуальных вспомогательных конструкций для восстановления нервных клеток, – говорит ведущий исследователь на проекте Майкл Макальпайн, профессор инженерной механики в Университете Миннесоты. – Мы надеемся, что в будущем все больницы будут оборудованы 3D-сканером и 3D-принтером для производства вспомогательных имплантатов для восстановления нервной функции по индивидуальным параметрам пациента».

В целом, по словам ученых, процесс сканирования и печати занимает чуть больше часа, но на восстановление нервов уходит несколько недель. Профессор Макальпайн ссылается на предыдущие исследования, в ходе которых также осуществлялись попытки восстановления нервов в лаборатории, однако это первый случай, когда удалось успешно изготовить и применить вспомогательную конструкцию для восстановления комплексных сенсорных и моторных функций клеток седалищного нерва.«Следующим шагом может стать имплантация этих конструкций уже не крысам, а людям», – говорит профессор Макальпайн.

Исследователи считают, что в случае когда нерв уже поврежден или отсутствует, а именно в такой ситуации находится большинство пациентов, может быть создана «библиотека» сохраненных снимков 3D-сканирования нервов, построенных на основе данных других пациентов или трупов. Тогда, при необходимости, эти файлы могут быть использованы для 3D-печати вспомогательных структур для имплантации пациентам с травмами нервов.