Материалы портала «Научная Россия»

0 комментариев 792

Напечатанные на 3D-принтере каркасы поддерживают рост тканей после имплантации

Напечатанные на 3D-принтере каркасы поддерживают рост тканей после имплантации
Исследование продемонстрировало жизнеспособность тканевых каркасов, напечатанных на 3D-принтере, которые безвредно разрушаются, способствуя регенерации тканей после имплантации, - пишет new.eurekalert.org.

Исследование продемонстрировало жизнеспособность тканевых каркасов, напечатанных на 3D-принтере, которые безвредно разрушаются, способствуя регенерации тканей после имплантации, - пишет new.eurekalert.org.

Каркасы показали многообещающие свойства заживления тканей, включая способность поддерживать миграцию клеток, «врастание» тканей и реваскуляризацию (рост кровеносных сосудов).

Профессор Эндрю Дав из Школы химии Бирмингемского университета возглавлял исследовательскую группу и является ведущим автором статьи, опубликованной в Nature Communications, в которой описываются физические свойства каркасов и объясняется, как их «память формы» является ключом к способствует регенерации тканей.

Профессор Дав прокомментировал: «Каркасы имеют равномерно распределенные и взаимосвязанные поры, которые обеспечивают диффузию питательных веществ из окружающих тканей. Память формы означает, что эта структура сохраняется, когда каркас имплантируется в ткани, и это поддерживает инфильтрацию клеток в каркас, одновременно поощряя регенерация тканей и реваскуляризацию».

Каркасы были созданы с использованием смол для 3D-печати, разработанных в ходе крупной программы исследований биоматериалов, проводимой профессором Эндрю Давом из Университета Бирмингема и Университета Уорвика. Смолы продаются под торговой маркой 4Degra™ компанией 4D Biomaterials, дочерней компанией University of Birmingham Enterprise и Warwick Innovations, которая была запущена в мае 2020 года.

Каркасы показали несколько основных преимуществ по сравнению с существующими подходами, используемыми для заполнения пустот в мягких тканях, которые остаются после травмы или хирургического вмешательства, включая достаточную эластичность, чтобы соответствовать неровным пространствам, способность подвергаться сжатию до 85%, прежде чем вернуться к своей исходной геометрии, совместимость с ткани и нетоксичное биоразложение.

В статье описывается несколько составов смол 4Degra™, которые позволяют изготавливать материалы с широким диапазоном прочности. Все композиции включают фотоинициатор и фотоингибитор, чтобы смолы быстро превращались в гель при воздействии света в видимом спектре, что позволяет их 3D-печатью на каркасах различной геометрии.

Исследователи показали, что материалы не токсичны для клеток, и они также выполнили механические испытания, чтобы убедиться, что каркасы могут восстановить свою форму, геометрию и размер пор после сжатия, а также провели тесты, которые показали, что каркасы могут заполнять пустоты неправильной формы в альгинатном геле, который использовался как имитация мягких тканей.

Лабораторные исследования показали, что каркас разлагается в результате поверхностной эрозии на некислые продукты, что означает, что структура каркаса обеспечивает медленную и непрерывную инфильтрацию тканей.

Результаты были подтверждены на мышиной модели, которая имитирует имплантацию в жировую ткань. Эти исследования показали инфильтрацию адипоцитов и фибробластов и васкуляризацию через два месяца, а также расположение тканей и присутствие макрофагов, которые свидетельствовали о восстановлении нормальной ткани, а не о поврежденной, рубцовой ткани или воспалительной реакции.

Через четыре месяца исследователи обнаружили в окружающей ткани маленькие зрелые кровеносные сосуды. Каркасы также продемонстрировали отличную биосовместимость. Коллагеновая капсула, сформированная вокруг имплантатов, имела толщину менее 200 мкм, что значительно ниже порога в 500 мкм, используемого для определения биосовместимости в других исследованиях, и не было кальцификации или некроза.

Также через четыре месяца 80% каркаса все еще присутствовало, демонстрируя медленную деградацию, предсказанную лабораторными исследованиями, и указывает на то, что каркасы будут обеспечивать поддержку в течение более года, обеспечивая достаточное время для прорастания зрелой ткани. Контроли, которые использовали поли (L-молочную кислоту) (PLLA) в качестве средства сравнения, не показали значительного снижения за четырехмесячный период.

Профессор Дав комментирует: «3D-печатным материалам уделяется большое внимание в мире тканевой инженерии. Однако материалы, заполняющие пустоты, обеспечивают механическую поддержку, биосовместимость и характеристики поверхностной эрозии, которые обеспечивают постоянную поддержку тканей в процессе заживления, а это означает, что четвертое измерение (время) необходимо учитывать в материальном дизайне. Мы продемонстрировали, что можно изготавливать высокопористые каркасы с памятью формы, а наши процессы и материалы позволят производить самоподбирающиеся каркасы, которые принимают геометрию пустот мягких тканей при минимально инвазивной хирургии без деформации или давления на окружающие ткани. Со временем каркас разрушается с минимальным набуханием, что обеспечивает медленную непрерывную инфильтрацию тканей без механического разрушения».

4D Biomaterials добилась быстрого прогресса в расширении производства чернил на основе смол 4Degra™ в своей лаборатории в MediCity, Ноттингем (Великобритания), и теперь предлагает материалы технического качества для коммерческих поставок компаниям, занимающимся 3D-печатью, и производителям медицинского оборудования.

[Фото: ru.123rf.com/profile_tatyanakyz/]

Источник: new.eurekalert.org

3Dпечать каркас неинвазивная хирургия регенерация тканей трансплантация

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.