Крупный план сопла кожного биопринтера, разработанного в Институте Регенеративной Медицины Уэйк Форест
Хотя появление трёхмерной печати обычно считается революцией в промышленности, оно произвело революцию и в медицине. Чтобы помочь вылечить большие раны, которые обычно требуют пересадки кожи, инженеры из Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) разработали новый биопринтер, который может печатать два слоя собственной кожи пациента прямо на рану.Трёхмерная печать кожи была в разработке в течение нескольких лет. В 2014 году был представлен прототип машины, которая могла печатать большие куски человеческой кожи, которые затем можно было разрезать и приклеить пациенту на рану. За прошедшие годы технология развилась в более технологичные машины и, в конечном итоге, портативное устройство, которое работает как диспенсер клейкой ленты.
Новая машина выглядит как нечто среднее между ними. Она намного больше, чем портативное устройство, но все ещё портативно в условиях больницы. Машину можно приставить к кровати, и пациент будет лежать под соплами принтера, пока он будет работать.
Как и в предыдущих устройствах, новый принтер использует «чернила», состоящие из собственных клеток пациента, чтобы минимизировать риск иммунной реакции. Сначала делается небольшая биопсия здоровой кожи, и из неё извлекаются два типа клеток кожи: фибробласты, клетки, помогающие строить структуру кожи, и кератиноциты, являющиеся основными клетками в самом внешнем слое кожи.Большие количества этих клеток выращивают из образца биопсии, затем смешивают с гидрогелем, чтобы получить чернила биопринтера. И вот чем он отличается от предыдущих биопринтеров – вместо того, чтобы просто наносить новую кожу на рану, машина сначала использует трёхмерный лазерный сканер, чтобы построить изображение топологии раны. Используя это изображение, устройство затем заполняет самые глубокие части фибробластами, а затем наносит поверх кератиноциты.
Эта техника имитирует естественную структуру кожи, позволяя травме заживать быстрее. Группа показала, как это работает на мышах и свиньях, наблюдая, как новая кожа начала формироваться наружу от центра раны.
«Если вы используете собственные клетки пациента, они активно способствуют заживлению раны, делая процесс заживления намного быстрее», – говорит Джеймс Ю, соавтор статьи. «В то время как существуют и иные типы технологий заживления ран, они, как правило, не участвуют напрямую в регенерацию кожи».Инженеры запланировали клинические испытания на человеке. В конце концов, новое устройство может быть применено в лечении ожогов, пациентов с диабетическими язвами и иными большими ранами.
Scientific Reports
Wake Forest School of Medicine
Комментарии (36)
agriiii
11.03.2019 00:21Кожа конечно классно, а зубы так можно? Вот за зубы и недорого многие бы уже передрались за подобный аппаратик.
saboteur_kiev
11.03.2019 01:23+1Зубы уже давно печатают и вставляют. Не отличишь. И виниры вставляют.
Вот выращивать родные — это пока никак, вроде.shamaner
11.03.2019 05:57Профессор Такаси Цудзи из токийского Университета естественных наук. Про его опыты, ещё в 2009 г. были опубликованы материалы по выращиванию зубов из стволовых клеток, но у мышей. А дальше всё заглохло, по крайней мере я не слышал ничего. В принципе оно и понятно, столько производств корпораций накроется.
Diordna
13.03.2019 01:16В середине 0-вых были клиники в мск пытавшиеся выращивать зубы — зубы вырастали не всегда и порой не во рту.
arielf Автор
11.03.2019 01:27+1Зубы как раз из немногих примеров — импланты по качеству намного лучше оригинальных зубов.
kikiwora
11.03.2019 15:14Может они и лучше, но есть две проблемы:
1 — Нет нервных окончаний
2 — Они крепятся непонятно как, хуже чем оригинал
Пока эти две проблемы не решат, импланты правильнее называть костылями а не решением.
Но если зуба нет, то конечно же лучше костыль чем ничего вообще.
То же самое и с кожей. Пусть она не идеальна, но с ней лучше чем без неё :)
Имхо, технология классная. Это тот момент когда в будущем раны можно будет обработать быстро, вплоть до «печати» органа и быстрой его замены.
А когда можно будет напечатать тело… Ууу…
vershinin
11.03.2019 22:55да ну. В оригинальных зубах есть нервы, благодаря которым при здоровых зубах можно ощущать пищу. Импланты сперва дают ощущение инородного тела во рту, затем к этому привыкаешь, но чувствовать ими пищу не получится.
saboteur_kiev
12.03.2019 04:49+1А если попадаются камешки, то чувствовать и не хочется. Чувствительность зубов — то, чем я бы с радостью пожертвовал.
DrPass
12.03.2019 07:03+1благодаря которым при здоровых зубах можно ощущать пищу.
А уж сколько всего можно ощущать при нездоровых зубах… Ну её нафиг, эту функцию. Я лучше языком поощущаю пищу.
DrPass
11.03.2019 01:00Звучит, конечно, неплохо, но нет ответа на главный вопрос: где кожу брать в тех случаях, когда этот аппарат нужен будет для спасения жизни, а не просто в косметических целях?
scream_r
11.03.2019 01:19+2Очевидно из оставшегося неповреждённым кусочка кожи. Человека со 100% ожогом кожи аппарат не лечит. Вопрос только в скорости выращивания нужного количества клеток из биопсии. В статье не сказано, речь идёт о десятках минут, часах или сутках? Если клетки условно создаются за полчаса, например, то этот аппарат очень даже пригоден для спасения жизни.
arielf Автор
11.03.2019 01:25Клетки человеческой кожи не растут за полчаса. Но, раз мы говорим про будущее, можно вырастить клетки заранее и сохранить в банке. Или использовать универсальные iPSC. В принципе, указанные вещи возможны прямо сейчас — их массовая реализация лишь вопрос цены и регуляции.
scream_r
11.03.2019 01:39Так а в этом принтере за какое время растут?
arielf Автор
11.03.2019 02:17Клетки человеческой кожи в приципе не размножаются за полчаса. И, конечно, не в принтере, а в чашках Петри. В публикации указание на протокол выращивания кератиноцитов за 14 суток. В экстренных случаях клетки берутся из банка.
scream_r
11.03.2019 01:51Вы уверены что там вообще участвует выращивание? Я пробежался по статьям, читал не полностью если честно, но как я понял, от скин-спрея до биопринтеров «чернила» создаются одинаково. Состав представляет собой просто клетки пациента (срезают лоскут здоровой кожи), разъединённые каким то образом (энзимами?) и помещённые в спецраствор, который потом просто наносится спреем на ожог, и нанесённые клетки становятся очагами роста новой кожи.
В принтере соответственно более точное разделение уже на два типа клеток, и нанесение послойно.
kikiwora
11.03.2019 15:21А вариант хороший. Ведь люди и сейчас платят за страховку.
В будущем в эту страховку могут заложить и кожу с органами, чтобы вдруг чего ургентно пересадить.
DrPass
11.03.2019 01:57Вопрос только в скорости выращивания нужного количества клеток из биопсии.
Я именно это и имею в виду. Если мы говорим не про небольшие ранки, а о крупных повреждениях кожи, размером в десятки кв. см., то для выращивания нужного количества биоматериала речь идет даже не о сутках, а о неделях. В случае обширных ожогов пациент умрёт от токсикации намного раньше, чем вырастут клетки для создания кожи.
Mykola_Von_Raybokobylko
11.03.2019 16:19С обширными очагами поражения технология может и не спасет, но вот как средство для быстрой реабилитации почему бы и нет.
Greendq
11.03.2019 02:36Потихоньку приближаемся к персональным аптечкам из «Неукротимой планеты» Гаррисона :)
Dr_Faksov
11.03.2019 12:55Совсем не понял. Как? Основная проблема, в моём понимании, не получить лоскут кожи, основная проблема -приживить. А приживить — обеспечить лоскут питанием и отводом продуктов жизнедеятельности.
DrPass
11.03.2019 14:02Если мы говорим о лоскуте из генетически той же ткани, что и у носителя, то основная проблема как раз получить. Приживляется оно как раз «автоматически», капилляры сами начинают прорастать через ткань.
Nekonian
11.03.2019 15:31Всё-таки мне кажется, что мало кто будет иметь готовый запас чудо-геля на всякий случай. А вот для лечения рубцов эта технология может ещё как пригодиться.
elsewhere
11.03.2019 21:57+1спасатели, пожарные, пилоты,… вполне могут иметь такой запас
DrPass
13.03.2019 01:24Да, но мне, например, интересно, как долго и в каком состоянии он может храниться, этот самый запас.
arielf Автор
13.03.2019 01:32В жидком азоте — вечно.
DrPass
13.03.2019 03:48А разве для человеческих клеток уже есть работающая технология криогенной заморозки и разморозки с сохранением их жизнеспособности?
sHaggY_caT
13.03.2019 05:09Да. Проблема только с крионированием больших органов (вроде мозга) со структурой. А отдельные клетки, ткани и даже и маленькие органы без проблем. Например, запросто замораживают и размораживают жизнеспособные эмбрионы.
arielf Автор
Как быстр прогресс в биоинженерии! Первые прототипы появились в 2014, а в 2019 намного улучшенная технология готова к испытанию на человеке!
Zmiy666
А как долго пациент с ожогами должен ожидать процедуры? Просто клеток у него берут немного и надо их или размножить через культуру, или срезать прилично здоровой кожи, если ожег большой… сколько вообще длиться подготовка от взятия биопсии до начала печати?
arielf Автор
Как я знаю, пока широко применяется лишь трансплантация кожи. Ибо у нормальной кожи сложная трёхмерная структура (как минимум 3 слоя и разные железы). И полноценную кожу ещё не выращивали. Выращивали лишь эпителий — её внешний слой, но он не полноценная замена коже при большой ране. Указанная в публикации технология ещё не применялась на человеке.
Из проверенных новых технологий пока лишь скин-спрей получил разрешение.
scream_r
Очень интересная статья по ссылке (про скин-спрей). Я правильно понял что время готовности препарата — полчаса?
В вашей статье про биопринтер создание чернил описано создание «чернил» по аналогичной технологии, но добавлено что клетки ещё выращиваются дополнительно. Сколько времени это занимает? То есть это уже не полчаса?
Urvdmih
Митоз эпидермиса мыши протекает за 3,8 часа согласно вики… То есть ни о каких получасах речи идти не может, если только они не изобрели ускоренный митоз.