Учёные из Йельского университета (США) разработали технологию проектирования и замены повреждённых сосудов тканью, напечатанной на 3D-биопринтере. Созданная искусственная аорта, имплантированная крысам, продемонстрировала свою жизнеспособность, что открывает новые возможности для лечения сердечно-сосудистых заболеваний человека.
В современной медицине для замены или обхода поврежденных кровеносных сосудов применяются синтетические и аутологичные трансплантаты. Синтетические полимеры, например расширенный микропористый политетрафторэтилен или полиэтилентерефталат, подходят только для артерий и вен большого диаметра (более шести миллиметров), поскольку при меньшем размере есть риск образования тромбов и частого структурного разрушения. Кроме того, из-за низкой проходимости крови могут возникнуть утечки и проникновение инфекции. Аутологичные трансплантаты требуют инвазивной хирургии, которая, по статистике, неудачна в 30% случаев.
Биоинженеры для создания кондуитов (сосудов для транспортировки крови) сначала подготовили биочернила. Ученые вырастили крысиные гладкомышечные клетки и фибробласты, которые смешали с гидрогелем и наполнили шприцами для 3D-биопринтера. После охлаждения их поместили в принтер, где начался процесс печати. Принтер выдавливал биоматериал на вращающийся стержень из нержавеющей стали, формируя сосуд из трехмерных структур тканей.
Учёные провели эксперимент на двух группах крыс: контрольной и экспериментальной. В каждой группе было 20 самцов. Экспериментальной группе имплантировали «выращенную» и напечатанную аорту, в контрольной — провели пункцию артерии, проколов стенку сосуда. После операции осложнения не развились у ни одного животного, кроме одной особи, которая погибла из-за ишемии.
Испытания показали возможность создания механически и биологически функциональных кровеносных сосудов разной длины и ширины с помощью нового метода быстрее, чем применяют в настоящее время. Гидрогель с коллагеном помогает предотвратить деформацию стенок сосудов. Любой человек может стать донором клеток для этого метода лечения патологий, таких как диабетическая стопа и атеросклероз.
Научная работа опубликована в журнале Scientific Reports.