В России создан печатный имплантат ушной раковины с живыми клетками хряща

Российские ученые из НИТУ МИСИС разработали биомиметический имплантат ушной раковины, который сочетает живые клетки хрящевой ткани с прочным полимерным каркасом. Новая конструкция лучше сохраняет заданную форму после пересадки и постепенно прорастает собственными тканями и кровеносными сосудами организма. Результаты исследования опубликованы в International Journal of Bioprinting.

Технология может в перспективе применяться для восстановления ушной раковины у людей с микротией — врожденной аномалией развития наружного уха, а также при других дефектах. Одна из главных проблем тканевой инженерии в этой области заключается в том, что напечатанная конструкция должна одновременно быть достаточно мягкой и эластичной, как естественный хрящ, и достаточно прочной, чтобы не потерять форму после имплантации.

Мягкий имплантат укрепили полимерным каркасом

Для решения этой проблемы исследователи использовали метод гибридной биопечати. Основой искусственной ушной раковины стал каркас индивидуальной формы из термопластичного полиуретана. Его дополнительно усилили ребрами жесткости из полилактида, а внутреннее пространство заполнили коллагеновым гидрогелем с хондроцитами — клетками, формирующими хрящевую ткань.

В результате получилась конструкция, в которой разные материалы выполняют разные задачи. Полимерный каркас отвечает прежде всего за геометрию и механическую прочность, тогда как коллагеновая среда с клетками — формированию новой ткани. При механических испытаниях ученые установили, что добавление полилактидных элементов действительно повысило сопротивляемость имплантата деформации.

Это особенно важно для ушной раковины, форма которой складывается из множества изгибов и выступов. После операции на имплантат воздействуют окружающие ткани и кожа, поэтому недостаточно жесткая конструкция со временем может изменить размеры и потерять первоначальные очертания.

Искусственные уши испытали

Следующим этапом стали доклинические испытания. Имплантаты поместили под височную фасцию двум мини-пигам и оставили там на три месяца. После завершения эксперимента ученые исследовали образцы с помощью гистологических и иммуногистохимических методов.

За это время конструкции сохранили свои размеры и форму. Исследователи также не обнаружили признаков воспаления или отторжения имплантатов. Напротив, весь их внутренний объем постепенно заполнила вновь образованная соединительная ткань.

Еще одним важным результатом стало появление внутри имплантата собственной сети кровеносных сосудов. Это имеет принципиальное значение для тканевой инженерии: клетки в объемных искусственных конструкциях должны получать кислород и питательные вещества, поэтому без развития сосудистой сети создание крупных жизнеспособных тканей остается сложной задачей.

От каркаса — к собственной ткани

Авторы считают полученные результаты успешными. В перспективе подобная технология может позволить создавать индивидуальные ушные раковины, геометрию которых можно адаптировать под конкретного пациента. Исследователи называют следующим логическим шагом переход технологии к клиническому применению.

Однако работа пока имеет существенные ограничения. Эксперимент проводился только на двух животных, а срок наблюдения составлял три месяца. Поэтому прежде чем говорить о широком медицинском применении, необходимо подтвердить долговременную устойчивость конструкции, безопасность материалов и способность имплантата поддерживать формирование полноценной хрящевой ткани в более крупных исследованиях.