Ученые МИСИС разработали прототип имплантата щитовидного хряща. Это важная часть гортани, расположенная в горле человека и защищающая голосовые связки. Главная особенность разработки в том, что имплантат можно изготовить с помощью 3D-биопринтера, точно подгоняя его под индивидуальные анатомические особенности каждого пациента.
Гиалиновая хрящевая ткань — один из самых распространенных видов хряща в нашем организме. Она встречается в носу, суставах, ребрах, а также играет ключевую роль в гортани. Здесь хрящ выполняет сразу несколько жизненно важных функций: он защищает соседние органы, поддерживает структуру гортани, не давая дыхательным путям «слипаться», служит местом крепления мышц и связок, отвечающих за речь и дыхание.
Однако у гиалинового хряща есть существенный недостаток: он очень плохо восстанавливается после повреждений. Это связано с тем, что в нем нет кровеносных сосудов, а клетки, которые могли бы его «чинить», не способны активно делиться. Особенно остро эта проблема стоит перед онкопациентами. При запущенных стадиях рака гортани (3-4 стадии) опухоль может прорастать в хрящ, требуя его удаления. Согласно статистике, только за 2022 год рак гортани был выявлен у 28,7 человека на каждые 100 тысяч населения России.
Специалисты НИТУ МИСИС вместе с компанией «3Д биопринтинг солюшенс» предложили оригинальное решение. Они используют 3D-печать для создания каркаса или «сетки» из термопластичного полиуретана. Этот материал похож на гибкий безопасный пластик. После печати каркасу с помощью термоформования (нагрева и придания формы) придается точная форма, соответствующая недостающему участку хряща пациента. Информация о нужной форме берется из данных компьютерной томографии (КТ).
Чтобы живые клетки могли «прилипнуть» к поверхности этого каркаса и начать формировать новую ткань, его покрывают специальными биосовместимыми веществами. Это может быть коллаген — естественный белок, который есть в нашем теле, или сложный, но безопасный полиэлектролитный комплекс из хитозана и полиглутаминовой кислоты, широко применяемый в регенеративной медицине.
Важно, что ученые подобрали оптимальные характеристики каркаса. Его пористость (количество «дырочек» для роста клеток) составляет 50%, а модуль Юнга (показатель его упругости/жесткости) — 82±5 МПа, что соответствует свойствам природного хряща.
По оценкам ученых, промышленное внедрение этой технологии может произойти уже через 5−6 лет. Более того, эту же методику можно будет адаптировать и для восстановления других видов гиалинового хряща, например, при реконструкции носа.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученые НГПУ разработали инновационные четырехкомпонентные метабиотики, которые помогают бороться с воспалениями и укрепляют иммунитет.
