В НИТУ МИСИС разработан прототип хрящевого имплантата для гортани, способного быть напечатанным на 3D-биопринтере с учетом индивидуальных анатомических характеристик пациента. Этот имплантат предназначен для хирургической замены утраченного участка гортани. Проект осуществляется совместно с Центром оториноларингологии ФМБА России.
Гиалиновая хрящевая ткань – одна из самых распространенных в организме. Она присутствует в гортани, носу, трахеях, бронхах, суставах, рёбрах и трубчатых костях. Гортанный гиалиновый хрящ обеспечивает защиту и поддержку окружающим органам, препятствует спадению дыхательных путей и служит местом прикрепления мышц и связок. Вместе с тем, при повреждениях он характеризуется низкой способностью к регенерации, поскольку в его структуре отсутствуют кровеносные сосуды, а клетки, осуществляющие обновление, не обладают достаточной активностью для деления. С этой проблемой нередко сталкиваются пациенты, страдающие онкологическими заболеваниями, особенно на 3–4 стадиях, когда опухоль прорастает в гортань и требуется удаление щитовидного хряща. По сведениям Российского центра информационных технологий и эпидемиологических исследований в области онкологии МНИОИ имени П.А. Герцена, заболеваемость раком гортани по стране за 2022 год составила 28,7 на 100 тысяч населения.
«Сотрудники Университета МИСИС в сотрудничестве со специалистами компании «3Д биопринтинг солюшенс» разработали метод создания хрящевого имплантата гортани, соответствующего индивидуальным особенностям пациента. Разработанная модель предполагает возможность промышленного применения в ближайшие годы. Данная технология также может быть модифицирована для производства имплантатов из других типов гиалинового хряща» , — сообщила ректор Университета МИСИС Алевтина Черникова.
Ученые из НИТУ МИСИС и компании «3Д биопринтинг солюшенс» разработали метод создания сетчатой структуры из термопластичного полиуретана, которая затем подвергается термоформованию с учетом индивидуальных особенностей пациента. Для обеспечения адгезии клеток к поверхности сетки предлагается ее покрытие коллагеном или нанесение биосовместимого полиэлектролитного комплекса на основе хитозана и полиглутаминовой кислоты – материалов, широко применяемых в регенеративной медицине. Оптимальный уровень пористости для использования в хирургии, по мнению исследователей, составляет 50% при модуле Юнга 82±5 МПа.
Юсеф Хесуани, управляющий партнер компании «3Д биопринтинг солюшенс» и кандидат медицинских наук, заявил: « В настоящее время, несмотря на высокую потребность в клинической практике, не имеется коммерчески доступных имплантатов для замещения дефектов щитовидного хряща, которые можно было бы широко использовать. Биопечать, в свою очередь, предоставляет возможность регенерации собственных тканей, создания сложных анатомических структур и производства тканевых конструкций в больших объемах ».
«Индивидуальные каркасы хрящей из полиуретана были изготовлены с использованием технологии FDM-печати и термоформования на основе данных компьютерной томографии. Результаты тестов на цитотоксичность подтвердили полную биосовместимость материала. В перспективе мы рассчитываем, что данная разработка позволит сократить сроки восстановления пациентов» , — отмечает выпускница программы «Биоматериаловедение iPhD» НИТУ МИСИС, Елизавета Пешкина, разработала проект, посвященный этой теме.
Работа над исследованием осуществляется участниками консорциума «Инженерия здоровья» в рамках стратегического технологического проекта НИТУ МИСИС «Биомедицинская инженерия и биоматериалы», реализуемого по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030».