Биоинженеры вырастили «перчатку» из кожи для пересадки

В Колумбийском университете придумали тип кожи, на трансплантацию которой уходит всего 10 минут. По словам медиков, это станет прорывом в лечении ожогов и больших ран.

В лаборатории Альберто Паппалардо, врача, специализирующегося на дерматологии и тканевой инженерии в Медицинском центре Колумбийского университета, вырастили специализированный материал — «кожную конструкцию» — это целый лист человеческих клеток, который может быть имплантирован на рану, слишком большую для трансплантата из другой части тела. 

Технология выращивания кожных конструкций не претерпела особых изменений за 40 лет — как правило, они представляют собой плоские прямоугольные или круглые заплатки. Это проблема, говорит Хасан Эрбиль Абачи, доцент, биоинженер и советник Паппалардо, потому что эти формы не соответствуют формам частей тела, таких как пальцы и лица. Наложение двухмерных пластырей на трехмерные контуры требует большего их количества, а значит, более длительных и травматичных операций. 

В статье в журнале Science Advances команда описала технологию изготовления трехмерного трансплантата, по форме соответствующего определенной части тела, и не имеющего швов. Ученые начали с 3D-печати каркаса, позволяющего клеткам кожи расти в нужной форме. Паппалардо посеял человеческие клетки слоями вокруг каркаса, а затем подождал, пока эти клетки построят плотную сеть структурных молекул. Оказалось, что сконструированная кожа более точно повторяет форму и функции, чем любая другая до нее, а когда ее испытали на мыши, она интегрировалась так, как будто это была родная кожа. На процедуру накладки потребовалось 30 секунд, а на всю операцию — 10 минут.

Команда Абачи начала свой эксперимент с выращивания кожи простой цилиндрической формы. Исследователи использовали 3D-сканирование или цифровую модель для печати проницаемого пластикового каркаса для клеток двух слоев кожи — внутренней дермы и внешнего эпидермиса. Паппалардо отлил фибробласты (клетки дермы) с коллагеном вокруг строительного каркаса. В течение двух недель слой созревал, а затем ученый посеял кератиноциты — клетки эпидермиса. Эта комбинация в течение недели находилась под воздействием воздуха с одной стороны и жидкости с другой — как наша кожа. И это сработало. «Мы подумали: если мы можем сделать цилиндр, то получится сделать любую форму», — говорит Абачи.

Прорыв положил начало дебатам: одна группа ученых хотела вырастить лицо, другая — руку. Победили вторые. Они представили себе пятипалую структуру, которую можно было бы вскрыть у запястья, надеть как перчатку, а затем наложить швы. «Вам придется наложить швы только в области запястья, и на этом операция будет закончена», — говорит Абачи.

В лаборатории напечатали пятипалый каркас размером с пачку сахара, подготовили клетки, как и раньше, а затем проверили, насколько хорошо эта конструкция держится по сравнению с традиционными трансплантатами. При испытании на механическую деформацию «безграничные» конструкции превосходили плоские на 400%. 

Эксперименты на мышах, проведенные 11 раз, показали, что подобный трансплантат кожи действительно может прижиться. Через четыре недели после замены кожи, искусственная конструкция полностью интегрировалась.

Источник: https://hightech.fm/

22.02.2023