Заплатки на сердце будут будут печатать на 3d-принтере

Мохаммед Изадифар. Фото: University of Saskatchewan
15 сентября 2017 года, 07:27
Комментировать

Канадский ученый разработал уникальный метод печати трехмерных «заплаток» для сердца, поврежденного в результате инфаркта.

Ученый из Университета Саскачевана Мохаммед Изадифар (Mohammad Izadifar) говорит, что он смог объединить медицину и технику, чтобы разработать способ восстановления поврежденного сердца. «Проблема всех людей, перенесших инфаркт, заключается в том, что сердце не может восстановить само себя после повреждения, полученного из-за сердечного приступа», — рассказал Изадифар. Он смог доказать, что распечатанные при помощи 3D-принтера человеческие клетки, которые он назвал «сердечной заплаткой», могут начать расти и развиваться, закрывая собой дефект сердечной мышцы.

Как увидеть заплатку?

Метод уже был опробован на мышах. Сложность заключалась в том, что после имплантации у лабораторных мышей сердечная заплатка невидима для обычной медицинской визуализации. Для того чтобы следить за ходом заживления, Изадифар разработал метод рентгеновской визуализации. На снимках, полученных при помощи методики, разработанной в национальном исследовательском центре Canadian Light Source (CLS), показаны трехмерные изображения сердца с человеческими клетками, расположенными в виде нитей шириной 200 микрон, причем расстояние между каждой нитью составляет 400 микрон. Изадифар говорит, что ключом к печати живой человеческой ткани стал поиск подходящей гелевой среды, которая сможет стать «чернилами» для 3D-принтера, то есть основой для заплатки.

Заплатка из водорослей и стволовых клеток

Для своих экспериментов Мохаммед Изадифар выбрал гидрогель — натуральный гель на основе водорослей, который является материалом, биосовместимым с человеческим телом, и не отторгается человеческим организмом после имплантации. К тому же этот материал биоразлагаем, что очень важно, потому что в определенный момент после имплантации тело должно начать постепенно растворять гель и избавляться от него.

«Моя цель — взять стволовые клетки пациента, а затем in-vitro получить из них клетки сердечной мышцы», — пояснил изобретатель. Затем они помещаются в гелевую заплатку, которая имплантируется пациенту. Когда ткани сердечной мышцы начинают растворять гелевую заплатку, модифицированные стволовые клетки разрастаются и превращаются в плотную ткань сердечной мышцы. Если все работает так, как нужно, вскоре в новообразовавшиеся ткани начинают прорастать кровеносные сосуды, снабжающие клетки кислородом.

Важнейший момент процесса создания имплантата, как подчеркнул Изадифар, заключается в том, чтобы выстроить модифицированные стволовые клетки внутри гелевой сердечной заплатки таким образом, чтобы обеспечить их плотное соединение и такую же способность проводить электрический импульс, как у клеток обычной сердечной мышцы.

 «Используя различные структуры трехмерных шаблонов при печати, мы можем варьировать прочность, проводимость и структуру ячеек заплатки», — рассказал Изадифар. «Благодаря методу медицинской визуализации, который я разработал в CLS, мы смогли бы контролировать трехмерное сердцебиение во время процесса заживления».

Можно ли вырастить сердце целиком?

Можно предположить, что, если методика «сердечных заплаток» будет успешно опробована на людях, то с ее помощью будет возможно заменять изношенные ткани сердца, не дожидаясь инфаркта. Это было бы огромным шагом на пути к выращиванию органов и их частей «в пробирке». Возможно, отдельные мышцы сердца можно будет вырастить целиком при помощи индивидуально созданного каркаса.

Эксперименты по выращиванию тканей сердечной мышцы успешно проводятся еще с 2007 года, когда биоинженерам из университета Мичигана удалось вырастить в пробирке кусок мышечной ткани, способный сокращаться.

Удалось ученым создать и работающую модель человеческого сердца, способную сокращаться точно так же, как это делает обычное живое сердце из мышечных тканей. В июле 2017 года ученые из Цюриха показали уникальное сердце из силиконоподобного материала, распечатанное на 3D-принтере. Оно такое же мягкое, как настоящее человеческое сердце, и имеет точно такую же способность к сокращениям.

Если удастся совместить все эти методики в одном глобальном эксперименте, то человечество сможет забыть о донорских органах, просто выращивая сердца для пересадки в лаборатории по индивидуальным параметрам пациента, нуждающегося в трансплантации.

Поделиться

Комментарии

Доктор Филип Ничке, получивший прозвище «Доктор Смерть», представил миру новый спорный проект
Новым фактором, влияющим на здоровье сотрудников, является «организационная справедливость»
В ходе эксперимента они продемонстрировали этот эффект на компьютерных трехмерных фигурах
На продукты, которые соответствуют всем нормам, планируют наклеивать эмблему «Здоровое питание»
Ученые подтвердили результаты исследования, которое выявило ген, определяющий мужскую ориентацию
Эта цифра кардинально расходится со «средней зарплатой по стране», объявленной Росстатом