Уже не один десяток лет учеными в кардиохирургической области ведутся разработки сердечных имплантов для нуждающихся в персадке пациентов. Основная сложность данного процесса заключается не в самой процедуры пересадки, а последующей угрозы отторжения чужеродного органа человеческим организмом.
Поэтому учеными из университета Тель-Авива была предложена модель построения искусственного сердца исключительно на основе собственных клеток пациента. Более того, концептуальное построение сердца было осуществлено на основе 3D печати.
Суть технологии 3D печати сердца с кровеносными сосудами
Печать элементов человеческого организма на 3D принтерах далеко не новость, но в отношении сердца удавалось лишь печатать его отдельные элементы без кровеносных сосудов.
Прототип напечатанного сердца на 3d принтере пока не достигнут размеров человеческого сердца, поскольку изначальная задача была в его масштабировании для кролика, габариты которого примерно измеряются в 25 мм. Прототип повторяет не только мышечную и тканевую структуру биологического сердца, но и всю кровеносную систему. Со слов руководителя проекта профессора Тал Двир:
Сердце полностью биосовместимо и соответствует пациенту, что снижает вероятность отторжения
В качестве базового материала для последующей их трансформации были взяты жировые клетки человека. Сегодняшние технологии позволяют на генетическом уровне провести разделение клеток с последующей трансформацией в стволовые клетки. Изначально прототип включал только тканевые составляющие клеток без кровеносной структуры. Со слов профессора Двир после разделения жировой ткани вся внеклеточная фракция была трансформирована в специальных гель, который и явился материалом для будущих биочернил 3d принтера.
Существующая проблема трансплантации человеческого сердца
Пациенты нуждающиеся в пересадке сердца не могут, как правило, получить его моментально, а ждут донора, родственники которого дают согласие на пересадку в случае если с большей вероятностью известно, что по каким-то трагическим причинам жить донору осталось не долго, но сердце при этом совершенно здоровое. Медицина еще не достигла технологий, при которых биологическое сердце доноров может сохраняться длительное время в специальных хранилищах. Также перед пересадкой донорского сердца пациентам приходится пить лекарства, которые снижают рист отторжения донорского сердца.
Отсутствие отторжения — главное преимущество 3D печати сердца
В случае с печатью сердца на основе биологических клеток организма пациента эффект отторжения сводится к минимуму.
Такой подход ученые назвали персонализированным, при котором созданный орган соответствует анатомическим, клеточным и иммунологическим свойствам тканей человеческого организма.
Возможно, уже через десять лет в больницах появятся специальные принтеры для печати функциональных органовавтор исследования Тал Двир
Пока еще рано говорить о клинических испытаниях на человеке. В перспективных планах последующие шаги исследователей направлены на пересадку и адаптацию в организмах животных. В случае успешного окончания с большей вероятностью последует масштабирование существующего прототипа до размеров человеческого сердца. Для создания 25 миллиметрового сердца, подходящим для трансплантации кролику разработчикам понадобилось порядка 3 часов времени. Предположительно для печати сердца человеческих размеров необходимо потратить день.