В Клинике онкологии, реконструктивной хирургии и радиологии Сеченовского Университета применяют аддитивные технологии для восстановления утерянных костных фрагментов у пациентов с онкологией. Сегодня это единственный подход, который позволяет с максимально высокой точностью воссоздать анатомию и с наибольшей эффективностью восстановить утраченные функции в челюстно-лицевой области. Но медицина не стоит на месте, и аддитивные технологии уже «оживляют» клетками пациентов.
Аддитивные технологии заключаются в послойном создании трехмерных объектов по цифровой модели с помощью 3D-печати. Для изготовления изделий применяют титановый порошок, который «спекается» под воздействием высокой температуры. Титан — наиболее удачный материал для изготовления подобных изделий, так как он обладает большой прочностью и высокой биосовместимостью с организмом человека. Прочности изделия хватает на несколько десятилетий, но только в том случае, если у пациента не будет рецидива онкологического заболевания и оставшаяся кость сможет выдержать на себе подобную нагрузку. Имплантируемые изделия устанавливают после достижения ремиссии пациентом, когда у пациента уже нет воспалительного процесса. В среднем реконструктивную пластику проводят на сроках от трех до шести месяцев после первичной операции.
Реконструктивная пластика с применением аддитивных технологий сегодня доступна только в крупных федеральных онкологических центрах, где объединены компетенции экспертов различных медицинских специальностей. «Это всегда работа междисциплинарной команды. В нее входят хирург, лучевой диагност, который готовит снимки КТ для последующего формирования модели дефекта и прототипа имплантата, и биоинженер — он помогает хирургу моделировать имплантаты. Вместе они продумывают точки фиксации, при необходимости добавляют в конструкцию необходимые пористые структуры и биоактивные покрытия, которые улучшают свойства имплантатов», — комментирует Игорь Решетов, академик РАН, директор Клиники онкологии, реконструктивной хирургии и радиологии Сеченовского Университета. Помимо этого, важен уровень реанимационно-анестезиологического обеспечения и, конечно, прогнозирование онкологического результата. Поэтому, по мнению Игоря Решетова, клиник, обладающих возможностями для применения аддитивных технологий, в России не так много.
Сегодня реконструктивные хирурги и биоинженерыактивно занимаются улучшением функциональности имплантатов с помощью нанесения на них биоактивных покрытий, лекарственных препаратов и их «оживления» с помощью живых клеток или тканевых конструкций. Клетки выделяют из организма пациента и после проведения ряда процедур по очищению и концентрированию используют для усиления регенеративных процессов в области имплантации. В самых простых вариантах можно использовать плазму, обогащенную тромбоцитами, фракцию мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) жировой ткани или костного мозга.
Биоинженерия в аддитивных технологиях включает не только улучшение приживления различных имплантируемых устройств, но и проведение биомеханических расчетов и моделирования,обеспечивающих физиологические условия для направленного роста тканей (костей, мышц и нервов) и восстановления кровоснабжения пораженных участков. Такие подходы реализуются, в частности, в области сосудистой хирургии для лечения облитерирующего эндартериита, приводящего к ишемии нижних конечностей, а также для устранения врожденных дефектов кровеносной системы у детей.
Один из ключевых проектов Клиники онкологии, реконструктивной хирургии и радиологии Сеченовского Университета в области тканевой инженерии реализуется вместе со стратегическим партнером — компанией «Росатом Наука» (управляющая компания научного дивизиона Госкорпорации «Росатом»). Он заключается в разработке технологии биофабрикации сосудов среднего и малого диаметра. Стадии данного процесса включаютвыделение аутологичных эндотелиальных клеток извнутренней выстилки сосудов пациента одновременно со стромальными и гладкомышечными клетками. После наращивания в культуре клетки особым образом послойно«заселяют» на предварительно сформированный синтетический каркас (скаффолд), после чего всю конструкцию помещают в специально разработанный биореактор для дозревания.
«Наша задача состоит в выращивании из клеток пациента сосудов длиной до 10 см, чтобы в последующем их использовать в клинике. В настоящий момент идетотработка технологий, проводятся испытания на мелких и средних лабораторных животных. Первый результат показал хорошую приживаемость таких сосудистых протезов, восстановление кровотока, и в сроках наблюдения до трех месяцев мы не видим никаких признаков тромбоза или окклюзии», — отмечает Игорь Решетов.
Сегодня в нашей стране существует несколько научных школ, которые активно занимаются тканевой инженерией с применением аддитивных технологий. И чтобы получить эффективный результат в данном направлении, по мнению академика Решетова, стоит объединять усилия и компетенции.