Базальноклеточная карцинома (BCC) - один из наиболее распространенных типов рака кожи, ежегодно диагностируемый примерно у 3,6 миллиона человек только в США. По мере того, как кожа меняется, ультрафиолетовое излучение от солнца или других источников может вызвать аномальный рост новых поверхностных клеток, называемых базальными клетками. Этот рост перерастает в ОЦК, которые принимают форму слегка приподнятых открытых язв, красных пятен, розовых наростов или блестящих шишек.
Хотя BCC может выглядеть по-разному у каждого человека, обычно она появлятся на лице, а точнее, на носу. Лечение включает в себя удаление этих образований хирургическим путем, что также может включать удаление части окружающего хряща и его замену хрящом из другой части тела. При операциях по пересадке при BCC часто в качестве трансплантата используется хрящ из ребер. Эта процедура опасна по своей природе из-за близости к легким пациента и в крайних случаях может привести к коллапсу легких или рубцеванию.
«Когда хирурги реструктурируют нос, они делают его прямым. Но когда [перемещенный хрящ] адаптируется к новой среде, он проходит через период перестройки, где он деформируется, почти как при искривлении ребра», - сказала Адетола Адезида, профессор хирургии в Университете Альберты. «Визуально для лица - это проблема».
«Другая проблема заключается в том, что просто чтобы реструктурировать нос, вы вскрываете грудную клетку, которая защищает легкие. Анатомически это очень важное место. У пациента может быть коллапс легкого и риск смерти при этом гораздо выше», - добавила она.
Пока это сложно, но команда исследователей из Университета Альберты с помощью 3D-печати пытается сделать эту операцию менее травматичной. Ученые использовали гидрогель - гелеобразное гидрофильное вещество, напоминающее фруктовое желе, - смешанный с образцами клеток пациента.
После удаления опухоли BCC, гидрогель 3D-печатали в форме, которая соответствовала потребностям пациента. В течение нескольких недель после этого гидрогель «созревал» и превращался в функциональный хрящ, соответствующий клеткам пациента.
«На создание хряща у человека уходит целая жизнь, тогда как этот метод занимает около четырех недель. Тем не менее, мы по-прежнему ожидаем, что он должен будет пройти определенную стадию «созревания», особенно когда он имплантирован в тело. Но функционально он может делать то же, что и хрящ», - говорит Адесида.
«Он должен иметь определенные механические свойства и прочность. Этот материалом отвечает данным требованиям, хотя (вначале) он на 92% состоит из воды», - добавил Яман Болук, профессор инженерного факультета.
Гидрогели хорошо подходят для биомедицинского использования благодаря высокому содержанию воды и универсальности. В частности, гидрогель соответствует прочности и механическим свойствам хряща, который он заменяет, с дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что вероятность отказа замещающего хряща - так называемая «заболеваемость на донорском участке» - резко снижается.
«Это на пользу пациентам. Они ложатся на операционный стол и примерно за 30 минут мы берем небольшую биопсию из носа. На этой основе мы можем построить хрящ практически любой формы специально для них», - говорит Адезида. «Мы даже можем сохранить клетки и использовать их впоследствии, чтобы построить что-то необходимое для дальнейших операций. Вот что эта технология позволяет нам делать».
По мере того, как исследования этого проекта продвигаются вперед, команда планирует улучшить гибкость искусственного хряща, а также продолжить изучение его возможного использования в онкологических операциях.