Хотя появление 3D принтеров обычно рассматривают, как революционный шаг для промышленности, они могут принести пользу и в медицине. Например, для лечения серьезных ран, для которого раньше нужна была трансплантация кожи. Этой задачей занимаются ученые из Центра регенеративной медицины университета Уэйк-Форест. Они разработали новый биопринтер, который может создавать два слоя кожи из клеток пациента, сразу нанося их на рану.
3D биопринтер — печать живыми клетками
Идея о том, что кожу можно напечатать на 3D принтере, проверялась несколько лет. В 2014 году был представлен прототип принтера, который мог напечатать достаточно большой кусок кожи. Его можно было нарезать и накладывать части на раны пациента. За последние годы технология активно развивалась и появились более компактные машины, а также портативные устройства, которые работают как диспенсер для клейкой ленты.
Новые аппараты – нечто среднее между тем и тем. Они гораздо больше портативных устройств, но все равно в масштабах больницы они достаточно компактные. Аппарат можно подкатить к больничной койке. Пациент будет лежать под соплами принтера в процессе лечения.
Как работает биопринтер
Как и ранние версии устройств, эти принтеры используют клетки пациента в качестве «чернил». Это снижает риск отторжения. Для начала проводится биопсия здорового участка кожи. Из образца можно выделить два типа клеток — фибробласты, которые помогают восстановить структуру кожи во время заживления, и кератиноциты, основные клетки эпидермиса человека.
Необходимое для лечения количество клеток выращивается из полученных во время биопсии. Позже их смешивают с гидрогелем. Именно эта смесь и становится «чернилами», используемыми в биопринтере. После этого процесс лечения будет отличаться от того, что предлагалось ранними моделями. Вместо того, чтобы накладывать новую кожу на поврежденный участок, аппарат использует лазерный сканер, чтобы создать топологию раны. Используя это изображение, принтер заполняет даже самые глубокие участки фибробластами, и только после этого на поверхность поврежденного участка наносится слой кератиноцитов.
Эта технология воссоздает натуральную структуру кожи, а значит заживление происходит быстрее. Команда ученых продемонстрировала работу устройства на примере мышей. Было показано, что новая кожа начинает расти от краев раны к центру. Важно заметить, что технология работает, только при использовании клеток кожи самого пациента. В противном случае ткани будут отторгнуты.
«Если вы используете клетки пациента, то это вносит огромный вклад в процесс заживления. Клетки встраиваются как надо, что ускоряет процесс,» говорит Джеймс Йо, соавтор статьи. «Несмотря на то, что на рынке большое количество продуктов, которые помогают заживлению ран, они не помогают в регенерации кожи».
Исследователи говорят, что следующий важный шаг – это проведение клинических испытаний на людях. Ведь, это новое устройство может помочь пациентам с ожогами, диабетическими язвами и другими серьезными повреждениями кожи, которые вряд ли заживут самостоятельно.