Объединяя новейшие достижения биотехнологии и медицины, специалисты Центра медицины катастроф и травматологии и Университета Линчёпинга в Швеции представили миру уникальное решение для лечения тяжёлых повреждений кожи. Учёные, в числе которых Йохан Юнкер и Даниэль Айли, создали высокотехнологичный гель, который можно напечатать на 3D-принтере и использовать для восстановления кожного покрова после серьёзных ожогов или травм. Этот инновационный шаг обещает сделать лечение кожных повреждений более быстрым, эффективным и менее травматичным для пациентов.
Проблемы классических методов лечения кожи
Традиционно, чтобы закрыть обширные ожоговые раны, врачи используют аутотрансплантацию тонкого слоя кожи – эпидермиса. Такой подход обеспечивает только частичное восстановление, ведь пересаживаемый слой преимущественно состоит из одного типа клеток. Это значительно ограничивает функциональность образующейся кожи и часто приводит к формированию плотных рубцов, лишённых прочности, эластичности и необходимых структур.
Лечить глубокие раны сложнее, ведь под эпидермисом находится дерма – массивный и сложно организованный слой ткани, где проходят сосуды, нервы и располагаются волосяные фолликулы. Попытки заменить дерму обычными трансплантатами часто не приводят к желаемому результату: донорская рана по площади сопоставима с областью повреждения, поэтому метод применяют крайне редко. Необходим был новый подход – создание материала, который позволит восстановить дерму максимально близко к её естественной структуре и функциям.
Йохан Юнкер: новый взгляд на регенерацию кожи
По словам Йохана Юнкера, доцента кафедры пластической хирургии Университета Линчёпинга, задача создать полноценную дерму в лабораторных условиях остаётся крайне сложной. Многообразие клеточных типов и хитросплетение структур самого дермального слоя пока не поддаётся точному воспроизведению в лабораторных условиях. Но учёные подошли к проблеме творчески: если дать организму "строительные блоки" – подходящие клетки и вспомогательный материал, – он сможет самостоятельно воссоздать утраченный слой.
Ключевой ролью в этом процессе обладают фибробласты – основные клетки соединительной ткани, находящиеся в дерме. Они отличаются способностью дифференцироваться в разные типы клеток в зависимости от потребностей организма, что облегчает их использование для регенерации кожных покровов. Исследователи разработали систему, в которой фибробласты выращивают на особых желатиновых микросферах, напоминающих по свойствам коллаген. Однако была проблема: при нанесении жидкости, содержащей такие сферулы, они просто стекали с поверхности ран, не задерживаясь там, где нужны.
Разработка «кожи в шприце»: особенности технологии
Чтобы решить вопрос фиксации трансплантата, команда смешала желатиновые шарики с гелем, изготовленным на основе гиалуроновой кислоты. Два компонента соединяют с помощью так называемой клик-химии, в результате рождается эластичный, пластичный гель, который учёные называют «кожа в шприце». Важное свойство этого геля – он становится вязко-жидким под давлением, например, при выдавливании из шприца, и сразу после контакта с раной возвращается к гелевому состоянию, надежно фиксируясь на участке повреждения.
Даниэль Айли, один из ведущих исследователей проекта, отмечает ещё одну уникальную черту созданного материала – возможность использовать его с 3D-принтером. Эта технология открывает путь для формирования индивидуальных трансплантатов с точным учетом формы и площади раны, что особенно востребовано в пластической хирургии и лечении ожогов.
3D-печать будущей кожи
Учёные протестировали свою разработку на экспериментальных моделях. Они напечатали небольшие пластины с клетками и имплантировали их под кожу мышам. Эксперименты продемонстрировали многообещающие результаты – клетки сохраняли жизнеспособность, синтезировали необходимые для восстановления вещества, а также формировали кровеносные сосуды внутри нового дермального слоя. Такое поведение трансплантата свидетельствует не только о высокой совместимости материала с организмом, но и о его способности интегрироваться и функционировать как полноценная живая кожа.
Дальнейшее развитие можно получить при использовании минимального количества кожи пациента – достаточно мельчайшего участка, чтобы получить клеточный материал для печати нового трансплантата. Это открывает принципиально новые возможности для персонализированной медицины: не требуется брать большие площади донорской ткани, и процесс восстановления становится более щадящим для пациента.
Перспективы для лечения ожогов и ран
Йохан Юнкер и его коллеги уверены: разработанный ими материал представляет большой шаг вперед для регенеративной медицины. В будущем подобная технология сможет помочь миллионам людей по всему миру, перенесшим серьёзные ожоги, травмы и хирургические вмешательства, требующие восстановления значительных участков кожи. Применение 3D-печати делает процесс не только индивидуальным, но и максимально точным, а значит, шанс на формирование полноценного кожного покрова существенно возрастает.
Появление трансплантата нового поколения не только снижает риск осложнений после операций, но и значительно повышает шансы пациентов на получение эстетически и функционально полноценной кожи. Исследование Центра медицины катастроф и травматологии и Университета Линчёпинга открывает перед медициной светлые перспективы, делая ремонт тканей более доступным, эффективным и комфортным.
Позитивные результаты и будущее исследований
В ходе экспериментов с новым материалом учёные наблюдали быструю приживаемость клеток и их активное участие в формировании новых тканей. Немаловажно и то, что в трансплантатах обнаруживались формирующиеся сосуды, что обеспечивает тканям долгосрочную жизнеспособность и устойчивость. Исследователи с нетерпением смотрят в будущее и работают над расширением технологии, чтобы сделать революцию в лечении ран доступной в клинической практике. Технология 3D-печати и уникальный биоматериал дарят надежду на восстановление даже в самых тяжёлых случаях и значительно повышают качество жизни пациентов.
Фото: Magnus Johansson/Linköping University
Источник: scientificrussia.ru
