Кожные трансплантаты, которые соответствуют сложной анатомии

Ученые из Медицинского центра Ирвинга при Колумбийском университете (США) разработали метод создания трехмерных биоинженерных кожных трансплантатов. На сегодняшний день такие материалы обычно создаются в виде плоских листов. Однако их трудно приспособить к сложной анатомии, например, к руке, поэтому исследователи разработали более сложную методику, сочетающую лазерное сканирование, 3D-печать и культуру клеток для создания бесшовных трехмерных кожных трансплантатов. Например, исследователи уже создали кожную "перчатку", которая может быть полезна для замены кожи на руках путем простого надевания на руку (как перчатка).

Информация об этой разработке была опубликована в журнале Science Advances.

Замена поврежденной кожи — сложная задача. Традиционные кожные трансплантаты требуют забора кожи в другом месте перед наложением на поврежденный участок, что, конечно, не идеально. Исследователи разрабатывают биоинженерную кожу, сочетая человеческие клетки с биоматериалами, но пока эти конструкции, как правило, представляют собой простые листы, которые нелегко вырезать и прочно прикрепить к нашей неровной анатомии.

Для решения этой проблемы американские ученые разработали метод, позволяющий создавать трехмерные конструкции, более похожие на одежду, которую можно просто натянуть на поврежденную ткань. Помимо простоты применения, метод требует разработки конструкций для каждой конкретной ситуации, что позволяет создавать персонализированные материалы, идеально подходящие для каждого пациента. Они могли бы значительно минимизировать необходимость наложения швов, сократить продолжительность операций и улучшить эстетические результаты.

Этот подход предполагает применение лазерного сканирования участка тела, на который будет накладываться трансплантат — например, при ожоге, повредившем большую часть кожи на руке. В этом случае сканируется рука пациента, а затем исследователи с помощью автоматизированного проектирования создают шаблон для полой конструкции, напоминающей перчатку. Следующий этап включает в себя 3D-печать биоматериальной подложки нужной формы, а затем засевание ее белками соединительной ткани, такими как коллаген, и фибробластами кожи, которые могут выделять компоненты соединительной ткани. Затем исследователи высевают кератиноциты на внешнюю сторону трансплантата для формирования слоя эпидермиса.

После периода культивирования трансплантат можно надеть на поврежденную руку, как перчатку. "Мы предположили, что полностью замкнутая 3D-форма будет более точно имитировать нашу естественную кожу и будет механически прочнее, и именно это мы и обнаружили, — говорят ученые. — Простое соблюдение непрерывной геометрии человеческой кожи значительно улучшает состав, структуру и прочность трансплантата".