С помощью электроспиннинга с использованием расплава, новой технологии 3D-печати, ученым удалось имитировать сложную гетерогенную структуру сердечных клапанов. Предполагается, что после имплантации собственные клетки пациента вырастают на пористой опорной структуре искусственного клапана, который со временем разлагается.
В организме человека четыре сердечных клапана, которые обеспечивают правильное кровообращение. Исследователи говорят, что для обеспечения своей функции ткань клапана имеет гетерогенную структуру, то есть у отдельных участков различаются биомеханические свойства.
Технология электроспиннинга использует электричество высокого напряжения для формирования точных рисунков из очень тонкого полимерного волокна. С помощью этого метода можно выполнять высокоточную печать отдельных рисунков и их комбинаций и регулировать механические свойства напечатанного сердечного клапана.
В качестве основного материала ученые используют биоразлагаемый поликапролактон. Каркас из этого материала встроен в эластичный материал, который имитирует свойства эндогенного эластина, присутствующего в настоящих сердечных клапанах. Отмечается, что у этого покрытия более мелкие микропоры, чем в поликапролактоновом каркасе. Ученые полагают, что в этих порах будут оседать клетки пациента, которые сформируют новую сердечную ткань. При этом структура клапана достаточно плотная, чтобы обеспечить кровоток.
Распечатанные на 3D-принтере сердечные клапаны были протестированы в искусственной системе кровообращения, которая имитирует кровоток и давление в организме. В изучаемых условиях клапаны сердца открывались и закрывались правильно. Кроме того, первые испытания in vitro показали рост клеточных культур на несущей структуре. Исследователи планируют в ближайшее время провести испытания на животных.
Наша цель — создать биоаналог сердечных клапанов, способствующий формированию новой функциональной ткани у пациента. В частности, такое решение могло бы принести пользу детям, поскольку используемые сейчас сердечные клапаны не растут вместе с пациентом и, следовательно, должны заменяться в ходе нескольких операций на протяжении многих лет.
Петра Мела, профессор медицинских материалов и имплантатов Мюнхенского технического университета, одна из руководителей исследования
Фото обложки: Andreas Heddergott, TUM
Читать далее
Оспа обезьян становится глобальным вирусом: почему она передается так быстро
Во Вселенной происходит что-то странное: как объяснить нестыковки в постоянной Хаббла