Предложенное учеными Московского физико-технического института и Института физики металлов Уральского отделения РАН решение с использованием аддитивных технологий позволяет формировать трехмерные клеточные структуры в культуральных сосудах. Речь идет не только о стандартных емкостях, но и о редких модификациях форм — многолуночных планшетах и чашках для конфокального микроскопа, сообщает пресс-служба МФТИ.
Операции по замене коленного сустава достаточно сложны технически и требуют точности при определении формы эндопротезов. Даже незначительные отклонения от правильных углов установки приводит к осложнениям — воспалительным процессам, сложностям с приживаемостью. Одно из приоритетных направлений в развитии ортопедии — технологии восстановления поврежденных хрящевых тканей с помощью сфероидов — трехмерных клеточных структур, имитирующих условия окружающей среды живых клеток.
Сфероиды внедряются в поврежденные участки хрящей, где начинают выделять биологически активные вещества, способствующие регенерации тканей. Эти вещества могут стимулировать рост новых клеток и ускорять их дифференциацию в хрящевые клетки.
«Клетки внутри организма человека живут в трехмерном окружении, и в случае, когда они его теряют, чаще всего умирают. Когда мы говорим про стволовые клетки или хондроциты, и с помощью них хотим вылечить какую-то болезнь или травму человека, нам очень важно, чтобы они были живыми. Отдельные клетки, которые просто вводятся в человека, скорее всего умрут, поэтому очень важно использовать клетки, которые имеют контакты друг с другом. Для этого как раз нужно использовать сфероиды», — рассказал заведующий лабораторией регуляции клеточной сигнализации МФТИ Илья Зубарев.
При традиционной тактике лечения — проведении операции по протезированию коленного сустава — пациент остается под наблюдением в стационаре в течение трех-пяти дней. В это время он проходит обучение специальному курсу упражнений — физиотерапии для укрепления колена. Передвигаться самостоятельно без специальных средств пациент часто может уже через шесть недель, а полная реабилитация после замены коленного сустава может занимать до двух лет. В сфероидах новый хрящ вырастить можно за две недели в лаборатории и за месяц внутри пациента.
Сфероиды в микроячейках
В создании штампов и силиконовых форм для сфероидов команда разработчиков из МФТИ и РАН использовала 3D-моделирование и 3D-печать. Инновационность технологического решения заключается в создании штампов для многолуночных планшетов, что позволило эффективно проводить тесты для каждого отдельного пациента, и создании форм для флаконов с большим количеством ячеек для масштабирования процесса. Доступные на рынке приспособления для создания сфероидов имеют строго определенные размеры и подходят для очень ограниченного количества культуральных емкостей.
Проект по созданию форм и штампов для трехмерных клеточных структур стал участником конкурса «Студенческий стартап» на базе МФТИ и получил финансирование в размере одного миллиона рублей от Фонда содействия инновациям. Результаты станут основой для получения платформ для скрининга активности биологически активных препаратов и вирусных векторов для многолуночных планшетов, прижизненной микроскопии сфероидов в конфокальном микроскопе и масштабирования производства сфероидов.
В течение следующих шести месяцев разработчики будут тестировать создаваемые приспособления в Национальном медицинском исследовательском центре травматологии и ортопедии имени Н. Н. Приорова, а также в Институте пластической хирургии и косметологии в Москве.
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.