Протезирование хрящей. Выращивание хрящевой ткани

2017. Шведские ученые научились распечатывать биосовместимые хрящи



На сегодняшний день, чтобы восстановить поврежденный нос, ухо или хрящ сустава, пациенту имплантируют силиконовые протезы, что часто вызывает иммунные реакции и болевые ощущения. А что если создать гель из собственных хрящевых клеток пациента и распечатывать из него живые хрящи на 3D-биопринтере? Так и поступили шведские ученые из Сальгренской Академии. Распечатанные хрящи они имплантировали в мышку и через некоторое время в них проросли кровеносные сосуды, а хрящевые клетки стали размножаться и занимать больше объема распечатанной структуры.


2016. Новый искусственный хрящ самостоятельно борется с артритом



Обычно врачи не делают операции по замене тазобедренного сустава пациентам моложе пятидесяти, потому что искусственные суставы, как правило, служат меньше двадцати лет. Повторная операция, в ходе которой доктора удаляют износившийся эндопротез, увеличивает риск проникновения инфекции и может привести к артриту разрушению кости. Учёные из университета Вашингтона в Сент-Луисе вырастили из стволовых клеток суставной хрящ и с помощью генной инженерии заставили его вырабатывать противовоспалительные вещества. Исследователи полагают, что хрящ из живой ткани можно будет использовать для поверхностного эндопротезирования - операции, в ходе которой протезом заменяют только поверхность головки тазобедренного сустава. Если всё пройдёт хорошо, через три-пять лет начнутся клинические испытания этих био-протезов на людях.

2016. В США создали технологию выращивания человеческих костей и мышц



Биоинженеры из Института регенеративной медицины в Уэйк-Форесте (США) разработали необычную технологию трехмерной печати, которая позволяет создавать полноценные копии отдельных костей, мышц и хрящей из стволовых клеток. До сих пор ученым удавалось распечатывать только очень тонкие слои живой ткани (до 200 мкм) - иначе ткань начинала гибнуть, так как питательные вещества и кислород не могут проникнуть на такую глубину без наличия кровеносных сосудов. В данном случае биоинженеры использовали особый полимер, позволявший укладывать клетки слоями и при этом сохранять небольшой просвет между ними. А после печати, ученые помещают органоид в организм мыши, где он постепенно "зарастает"  кровеносными сосудами, а полимер постепенно разлагается, уступая им место. В конечном итоге на месте заготовки возникает полноценный орган, обладающий нужной трехмерной формой и всеми необходимыми видами ткани.


2014. Врачи научились распечатывать мениск коленного сустава на 3D-принтере


В коленном суставе находится два хрящевых образования – мениски, которые служат для амортизации при движении и защиты суставного хряща. Колени испытывают огромную нагрузку в течение всей жизни, и именно мениски чаще всего травмируются. На сегодняшний день поломанный мениск просто удаляют, чтобы убрать боль. Однако, это снижает качество жизни человека и значительно увеличивает последующий риск развития остеоартрита. Американские врачи из медицинского центра Колумбийского университет научились распечатывать мениск на 3D-биопринтере. Причем, материал, из которого они печатают - это не просто мертвый пластик. Он содержит живые протеины, которые позволят имплантанту притягивать стволовые клетки организма для дальнейшего развития сустава.


2013. Ручка-биопринтер позволяет хирургу печатать ткани прямо во время операции



Уже, наверное, никто не сомневается, что 3D-биопринтеры скоро станут неотъемлемой частью медицины и будут использовать для создания искусственных органов и тканей. Но до сих пор речь шла об использовании больших биопринтеров в лабораториях. А вот австралийские ученые из университета Вуллонгонг подумали, почему бы не сделать портативный биопринтер, с помощью которого можно формировать нужные ткани и прямо на живом человек. И вот результат - BioPen - биопринтер в форме ручки, на которую по трубочкам подаются материалы: стволовые клетки и полимер (который обеспечивает нужную структуру, а потом растворяется через некоторое время). Ультрафиолетовый излучатель на кончике ручки обеспечивает быстрое застывание био-чернил. Использовать BioPen сначала собираются для ортопедических операций по эндопротезированию суставов, в которых нужно восстанавливать поврежденные хрящи и кости.


2013. Искусственный суставный хрящ позволит избавиться от артрита



При артрите, который не лечится лекарствами, изношенный сустав заменяют на пластиковый или металлический протез. Однако, такие имплантанты далеки от идеала. Специалисты по ортопедии из университета Дьюка (США) смогли создать синтетический сустав,  который имплантировать пациенту будет гораздо проще, чем “железяку”. То есть, замене в таком случае подлежит только, собственно, изношенная часть сустава - его не надо безжалостно удалять, превращая человека в киборга с металлом в конечностях. Материал для синтетических хрящей состоит из переплетенных меж собой пучков волокон, каждое из которых не толще человеческого волоса. В итоге получается крепкое, гибкое и не пересыхающее чудо медицинской инженерной мысли. Затем в волокно оное вживляются стволовые клетки пациента. Из них вырастает живой хрящ толщиной примерно в один миллиметр. Полученную ткань пересаживают больному в суставы. Выращенная из стволовых клеток прочная белковая субстанция срастается с естественной хрящевой тканью пациента без отторжения.


2013. Новая технология имплантации искусственных межпозвоночных дисков


Межпозвоночный диск - это хрящевая пластинка между позвонками, которая играет роль амортизатора при ходьбе, прыжках, беге, наклонах, поворотах. В результате дегенеративных заболеваний эти пластинки могут разрушаться, при этом ограничивается подвижность, а из-за защемления нервных корешков, появляется сильная боль в спине. Если не удается вылечить эту боль лекарственными методами и лечебной физкультурой - прибегают к оперативной замене межпозвонкового диска на искусственный имплантант. Это довольно сложная операция, в ходе которой хирургу приходится разрезать мышцы и нервные волокна для доступа к позвоночнику. Американская компания Vertebral Technologies придумала способ, как свести эти повреждения к минимуму. Их технология InferFuse L позволяет имплантировать искусственный межпозвоночный диск по частям (в виде конструктора) и собирать его уже на месте. При этом разрез можно делать в разы меньше, а имплантируемый диск можно собрать любого размера - под индивидуальные особенности пациента. Технология InferFuse L на днях была сертифицирована для использования в американских клиниках.


2013. Японские ученые вырастили хрящевую ткань из клеток кожи



Японским ученым из университета Киото удалось воссоздать хрящевую ткань за счет перепрограммирования клеток эпидермиса кожи. Для этого в клетки кожи (с помощью специального вируса) был пересажен ген SOX9, который отвечает за образование хрящевой ткани. В результате через две недели ученые смогли получить ее подобие. Преимуществом данного метода является быстрота: использование стволовых клеток дает подобный результат только через месяц. Ученые отмечают, что выращенный хрящ был успешно пересажен лабораторным мышам. Ученые отмечают, что новый метод имеет еще одно преимущество - онкобезопасность. Старые методы преобразования обладают существенным минусом: довольно часто на пересаженных участках возникает онкологический процесс, который по тяжести может превосходить основное заболевания. Новый метод лишен столь серьезного недостатка.


2012. Видео: 3D биопринтер распечатывает человеческие органы


Лоуренс Бонассар, профессор отделения биотехнологий американского университета Cornell University рассказывает и показывает современные технологии 3D-печати человеческих тканей и органов. Его лаборатория специализируется на клонировании хрящей, например, ушных раковин. Процесс начинается с 3D-сканирования человека. Затем создается точная компьютерная модель. Затем создаются чернила - живые чернила из клеток и связующего геля. Затем 3D-биопринтер распечатывает хрящ слой за слоем.