В Колумбийском университете придумали тип кожи, на трансплантацию которой уходит всего 10 минут. По словам медиков, это станет прорывом в лечении ожогов и больших ран
В лаборатории Альберто Паппалардо, врача и постдока, специализирующегося на дерматологии и тканевой инженерии в Медицинском центре Колумбийского университете, вырастили специализированный материал — «кожную конструкцию». Это целый лист человеческих клеток, который может быть имплантирован на рану, слишком большую для трансплантата из другой части тела.
Технология выращивания кожных конструкций не претерпела особых изменений за 40 лет; обычно они представляют собой плоские прямоугольные или круглые заплатки. Это проблема, говорит Хасан Эрбиль Абачи, доцент, биоинженер и советник Паппалардо, потому что эти формы не соответствуют формам частей тела, таких как пальцы и лица. Наложение двухмерных пластырей на трехмерные контуры требует больше пластырей, а значит, больше швов и более длительных операций. Это выглядит хуже эстетически и хуже работает механически.
В статье в журнале Science Advances команда описала свой процесс изготовления трехмерного трансплантата, который они называют «бескрайним», то есть он имеет форму, соответствующую части тела, и не имеет швов. Они начали с 3D-печати каркаса, позволяющего клеткам кожи расти в нужной форме. Паппалардо посеял человеческие клетки слоями вокруг каркаса, а затем подождал, пока эти клетки построят плотную сеть структурных молекул. Сконструированная кожа более точно повторяет форму и функции, чем любая другая до нее, а когда ее испытали на мыши, она интегрировалась так, как будто это была родная кожа — на процедуру накладки потребовалось 30 секунд, а на всю операцию — 10 минут.
Команда Абачи начала свой эксперимент с выращивания кожи простой цилиндрической формы. Она использовала 3D-сканирование, или цифровую модель для печати проницаемого пластикового каркаса для клеток двух слоев кожи — внутренней дермы и внешнего эпидермиса. Паппалардо отлил фибробласты (клетки дермы) с коллагеном вокруг строительного леса. В течение двух недель слой созревал, а затем ученый посеял кератиноциты — клетки эпидермиса. Эта комбинация в течение недели находилась под воздействием воздуха с одной стороны и жидкости с другой — как наша кожа. И это сработало. «Мы подумали: если мы можем сделать цилиндр, то получится сделать любую форму», — говорит Абаци.
Прорыв положил начало дебатам внутри научной группы: одна группа ученых хотела вырастить лицо, но победила та, которая хотела попробовать руку. Они представили себе пятипалую структуру, которую можно было бы вскрыть у запястья, надеть как перчатку, а затем наложить швы. «Вам придется накладывать повязки только в области запястья, и на этом операция будет закончена», — говорит Абаци.
Поэтому в лаборатории напечатали пятипалый каркас размером с пачку сахара, подготовили клетки, как и раньше, а затем проверили, насколько хорошо эта конструкция держится по сравнению с традиционными трансплантатами. При испытании на механическую деформацию «безграничные» конструкции превосходили плоские на 400%.
Но может ли подобный трансплантат кожи действительно прижиться? Демонстрация Паппалардо на мышах, которую он в итоге провел 11 раз, утверждает, что да. Он выбрал заднюю конечность мыши, поскольку геометрия этой области очень сложна. Через четыре недели после замены кожи искусственная конструкция полностью интегрировалась в окружающую кожу мыши.
Читать далее:
Землю в Китае пробурили на рекордную глубину
Дело не в Земле: ученые объяснили, почему Солнечная система является самой редкой
Спаривание жирафов оказалось еще более странным, чем считалось ранее