В Университете МИСИС разработаны биоэквиваленты мышечной ткани. Эта технология может найти применение в восстановлении мышц после серьезных повреждений и для проведения испытаний лекарственных средств.
Ткань скелетных мышц не восстанавливается самостоятельно при серьезных повреждениях, превышающих 20% от исходного объема. В медицинской практике при таких случаях используется аутотрансплантация – пересадка собственных тканей самого пациента. Однако, этот метод имеет недостатки, такие как ограниченность доступного донорского участка и риск нарушения или потери функции в области, откуда взята ткань. В качестве альтернативы возможно применение имплантации выращенной in vitro биоэквивалента мышечной ткани.
«Ученые Университета МИСИС имеют в своем активе множество передовых разработок, которые способны существенно повысить качество жизни миллионов людей. Биоинженерия представляет собой многообещающий терапевтический метод создания биоэквивалентов мышечной ткани, адаптированных к индивидуальным потребностям пациента. Это позволит улучшить мышечную функцию, стимулировать регенерацию и уменьшить зависимость от донорских ресурсов» , — пояснила ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.
«Для разработки персонализированных мышечных имплантатов, которые могли бы использоваться в лечении пациентов с серьезными травмами, необходимы дополнительные годы исследований. Однако предварительные лабораторные данные вселяют оптимизм. Биомиметические материалы, которые мы получили и в которых клетки расположены не по отдельности, а в виде трехмерных клеточных структур – сфероидов, могут послужить надежной основой для целенаправленного развития миобластов и формирования миотрубок », — пояснила Єлизавета Кудан, доктор біологічних наук, кандидат хімічних наук, завідувачка лабораторії тканинної інженерії та регенеративної медицини НИТУ МІСІС.
Подбор полимеров для электроформования при создании тканеинженерных конструкций представляет собой сложную задачу, поскольку материалы должны обладать биосовместимостью, биодеградируемостью и электропроводностью. Для включения сфероидов в структуру требуется водорастворимый полимер. Кроме того, конструкция должна сохранять свою целостность в процессе культивирования клеток, что позволит впоследствии сформировать ткань. Ключевой особенностью данной технологии является возможность получения конструктов с ориентированными микроволокнами и сфероидами, равномерно распределенными в объеме.
«Электроформование полимеров, содержащих инкапсулированные сфероиды, представляет собой новый метод создания структур, способных обеспечивать целенаправленный рост клеток и стимулировать процессы миогенеза. Это обусловлено совместным действием, усиливающим взаимодействие клеток между собой и с анизотропной волокнистой матрицей» , — отмечает выпускница программы «Биоматериаловедение iPhD» НИТУ МИСИС, Екатерина Иванцова, разработала проект, посвященный этой теме.
Определение подходящей концентрации клеток для формирования сфероидов обусловлено рядом факторов. Использование высокой концентрации клеток способствует более быстрому достижению высокой плотности ткани в сфероиде. Однако, значительный размер сфероида, состоящего из плотно упакованных клеток, может вызвать недостаток кислорода в его центре. Кроме того, избыточная концентрация клеток приводит к увеличению массы сфероида, что вызывает его быстрое оседание в шприце с полимерным носителем во время электроформования и приводит к неровномерному распределению биокомпонентов в трехмерном матриксе.
Создание тканей, имитирующих биологические структуры, предоставляет перспективы для эффективного и индивидуализированного тестирования лекарств. Это позволит уменьшить количество экспериментов на животных, ускорить переход лекарственных средств в клиническую практику и улучшить результаты терапии для пациентов.