Новый 3D-принтер залечит даже глубокие ожоги без рубцов

Биопринтер покрывает место ожога слоями клеток, которые позднее образуют новую кожу, полоса за полосой. Голубой краситель добавлен здесь для наглядности.

Биопринтер покрывает место ожога слоями клеток, которые позднее образуют новую кожу, полоса за полосой. Голубой краситель добавлен здесь для наглядности.
Фото Daria Perevezentsev.

Исследователи демонстрируют улучшенный 3D-принтер.

Исследователи демонстрируют улучшенный 3D-принтер.
Фото Daria Perevezentsev.

Биопринтер покрывает место ожога слоями клеток, которые позднее образуют новую кожу, полоса за полосой. Голубой краситель добавлен здесь для наглядности.
Исследователи демонстрируют улучшенный 3D-принтер.

Канадские учёные сообщили о новом достижении в области регенеративной медицины. Речь идёт об успешном испытании устройства, разработка которого началась более десяти лет назад.

Целью учёных было создание 3D-принтера, печатающего новые ткани непосредственно на ранах, и в первую очередь на ожогах. Обычно для лечения последних используются кожные трансплантаты: необходимо удалить фрагмент кожи с неповреждённой части тела пациента и закрыть им рану.

"Однако в тех случаях, когда у пациента имеются обширные ожоги и повреждён как верхний, так и нижний слои кожи, не всегда остаётся достаточно здоровой кожи для пересадки", – обозначает ключевую проблему ведущий автор работы Аксель Гюнтер (Axel Guenther) из Университета Торонто.

По его словам, альтернативные способы лечения обширных и глубоких ожогов – матрицы из бычьего коллагена или искусственные заменители кожи – не всегда эффективны.

Гюнтер и его коллеги решили, что наилучшим решением стал бы 3D-принтер для печати новых тканей, состоящих из клеток самого пациента.

Первый прототип такого устройства размером с микроволновую печь был создан в 2014 году. Спустя четыре года команда представила новую модель – более компактный принтер весом менее двух килограммов. Он стал первым в своём роде устройством, которое формирует ткань в нужном месте в течение двух минут.

С тех пор инженеры добавили ещё десять важных модификаций.

Исследователи демонстрируют улучшенный 3D-принтер.

Текущий прототип имеет одноразовую микрофлюидную печатающую головку и мягкий валик, распределяющий биометариал. Раны покрываются слоями клеток, полоса за полосой.

Биочернила принтера состоят из мезенхимальных стромальных клеток (МСК). Это стволовые клетки, которые дифференцируются в специализированные типы клеток в зависимости от условий окружающей среды.

В состав биочернил включён фибрин – белок, который контролирует свёртывание крови (из него, к примеру, создаются губки и плёнки для остановки кровотечений при повреждении мелких сосудов при хирургических операциях).

"Поверхности ран, для которых мы разработали это устройство, не плоские и не ориентированы горизонтально. Наиболее важное преимущество принтера состоит в том, что он обеспечивает равномерное нанесение слоёв биочернил даже на наклонные поверхности", – отметил соавтор работы доктор Марк Йешке (Marc Jeschke) из Саннибрукского центра медицинских наук.

Немаловажно и то, что МСК содействуют регенерации кожи и минимизируют образование рубцов.

"Ранее мы доказали, что можем наносить клетки на место ожога, но не было никаких доказательств того, что это даёт какие-либо преимущества в заживлении ран. Теперь мы это продемонстрировали", – сообщил Аксель Гюнтер.

Его команда провела доклинические испытания нового принтера на свиньях. Животные имели глубокие ожоги, затронувшие внешние и внутренние слои кожи.

Тесты показали, что пласты биочернил, нанесённые непосредственно в раневое ложе, способствуют образованию новых популяций дермальных клеток и кровеносных сосудов.

"Устройство наносило слои равномерно, безопасно и надёжно. Раны, обработанные МСК, заживали чрезвычайно хорошо: уровни воспаления, стягивания и рубцевания были ниже по сравнению как с необработанными ранами, так и с ранами, закрытыми коллагеновым каркасом", – уточнил Марк Йешке.

Команда полагает, что уже в течение следующих пяти лет – после небольших доработок и, что самое важное, клинических испытаний – портативный 3D-принтер для печати новой кожи пополнит оснащение операционных. Это устройство может полностью изменить практику лечения ожогов и травм, уверены разработчики.

Подробнее о новом прототипе рассказывается в статье, представленной в журнале Biofabrication.

Кстати, ранее "Вести.Наука" рассказывали о другом биопринтере, который печатает кожу поверх ран, и о наногеле, который ускоряет заживление ожогов.