На 3D-принтере напечатали искусственные хрящи для коленного сустава

Одна из наиболее часто встречающихся групп болезней коленного сустава человека связана с повреждением мениска — С-образной хрящевой прокладки. Такая патология, как правило, возникает из-за травм и возрастных изменений. Сейчас для борьбы с ней в тяжелых случаях обычно применяется удаление мениска

Для восстановления функций сустава после этого зачастую требуется установка донорского трансплантата или протеза. Сейчас в качестве основного материала для импланта коленных суставов используют коллаген.

Ученые из Института регенеративной медицины Уэйк-Фореста штата Северная Каролина предложили альтернативное решение проблем с коленным суставом. Они продемонстрировали новую методику 3D-биопечати, позволяющую создавать искусственные хрящи и связки на принтере. Материалы работы размещены в журнале Chemistry of Materials.

При исследовании использовалась разработанная ранее в том же институте Интегрированная система тканево-органной печати (ITOPS). Ее уже применяли в экспериментах по воспроизведению сложных структур тела, таких как кости, мышцы и даже уши.

В ходе последнего исследования использовалось сразу несколько биочернил, с помощью которых была послойно напечатана волокнистая хрящевая ткань с сетчатой структурой. Первый материал — композит из геллановой камеди и фибриногена, стимулирующего возобновление роста клеток организма. Второй — метакрилат фиброина шелка, призванный обеспечить прочность и гибкость искусственной ткани.

Полученный таким образом хрящ сначала проверили в лабораторных условиях. К нему добавили клетки мениска свиньи, и они остались жизнеспособными и продолжили размножаться, при этом искусственная структура сохранила свои биомеханические свойства. Затем напечатанные хрящи имплантировали мышам. Наблюдение, проводившееся в течение 10 недель показало, что, как и ожидалось, вокруг искусственных элементов начала расти живая соединительная ткань.

Ученые говорят, что теперь необходимы дополнительные эксперименты, которые помогут выяснить, какие реакции организма может вызывать имплантированный хрящ, способен ли он восстановить функции сустава и получится ли использовать его для людей. При успешном прохождении испытаний разработка может стать основой для изготовления передовой искусственной фиброзно-хрящевой ткани.

Читайте также: 3D-печать позволит полностью восстанавливать зубы за счет регенерации сосудов

Источник: Chemistry of Materials