С современными технологиями мы можем печатать на 3D-принтере скульптуры, механические детали, протезы, даже оружие и еду. Но команда биомедицинских инженеров Университета Юты разработала метод 3D-печати клеток для производства тканей человека, таких как связки и сухожилия, процесс, который значительно улучшит выздоровление пациента. Согласно новой статье, опубликованной в Journal of Tissue Engineering, Part C: Methods, человек с сильно поврежденной связкой, сухожилием или разорванным диском может просто напечатать новую ткань для замены и в конечном итоге имплантировать ее в поврежденную область.
«Это позволит пациентам получать замещающие ткани без дополнительных операций и без необходимости забора тканей из других мест, что имеет свой собственный источник проблем», - говорит доцент кафедры биомедицинской инженерии Университета Юты Робби Боулз, который является соавтором. написал статью вместе с бывшим студентом магистратуры U биомедицинской инженерии Дэвидом Эде.
Метод 3D-печати, на исследование которого ушло два года, заключается в том, что стволовые клетки берутся из собственного жира пациента и печатаются на слое гидрогеля для формирования сухожилия или связки, которые впоследствии будут расти в пробирке. в культуре перед имплантацией. Но это чрезвычайно сложный процесс, потому что такая соединительная ткань состоит из разных клеток, образующих сложные узоры. Например, клетки, из которых состоят сухожилия или связки, должны затем постепенно переходить в костные клетки, чтобы ткань могла прикрепиться к кости.
«Это очень контролируемый метод создания шаблона и организации клеток, которые вы не могли создать с помощью предыдущих технологий», - говорит Боулз о процессе печати. «Это позволяет нам очень точно размещать ячейки там, где мы хотим».
Для этого Боулз и его команда работали с базирующейся в Солт-Лейк-Сити компанией Carterra, Inc., которая разрабатывает микрофлюидные устройства для медицины. Исследователи использовали 3D-принтер от Carterra, который обычно используется для печати антител для скрининга рака. Но команда Боулза разработала специальную печатающую головку для принтера, которая может печатать человеческие клетки требуемым образом. Чтобы доказать эту концепцию, команда напечатала генетически модифицированные клетки, которые светятся флуоресцентным цветом, чтобы они могли визуализировать конечный продукт.
В настоящее время ткань для замены пациента может быть получена из другой части тела пациента или иногда из трупа, но они могут быть низкого качества. Диски позвоночника представляют собой сложные структуры с костными интерфейсами, которые необходимо воссоздать для успешной трансплантации. Эта технология 3D-печати может решить эти проблемы.
Боулз, который специализируется на исследованиях опорно-двигательного аппарата, сказал, что технология в настоящее время предназначена для создания связок, сухожилий и позвоночных дисков, но «ее буквально можно использовать для любого типа тканевой инженерии», - говорит он. Это также может быть применено к 3D-печати целых органов - идея, которую исследователи изучали в течение многих лет. Боулз также говорит, что технология печатающей головки может быть адаптирована для любого типа 3D-принтера.