Людська шкіра є складним органом для біоінженерії та відновлення через її різноманітний клітинний склад, унікальну анатомію та специфічні клітинні та механічні властивості. Прогрес сягнув такого рівня, що штучна шкіра містить різня компоненти, такі як мікроциркуляторне русло, імунні клітини та навіть волосяні фолікули.
Трансплантація штучної шкіри без країв на задню ногу миші (4 середні фото) і загоєна нога через 4 тижні (останнє фото).
Alberto Pappalardo et al. / Science Advances, 2023
Незважаючи на прогрес у біоінженерії шкіри, тривимірні конструкції шкіри все ще виготовляються як плоскі тканини з відкритими краями, не враховуючи повністю закриту геометрію шкіри людини. Це зазвичай пласкі прямокутні або круглі трансплантати із пошарово вирощених клітин – фібробластів та кератиноцитів, які пришивають до країв рани. Це добре працює на пласких ділянках, проте надзвичайно складно пристосувати трансплантат до частин з нерівною об’ємною структурою. Хірургам доводиться використовувати декілька латок, що збільшує кількість швів та впливає на естетику кінцевого результату.
Тому вони неефективно покривають анатомічно складні ділянки тіла, наприклад руки. Американські біоінженери розробили нову технологію проектування шкіри як повністю закритої 3D тканини, якій можна надати будь-яку форму. У своєму дослідження вчені розробили повністю замкнуті безперервні 3D моделі тканини, які можна трансплантувати як біологічний одяг (наприклад шкірні рукавички) на будь-яку частину людського тіла.
Вчені використали 3D лазерний сканер, щоб відтворити цифрову тривимірну модель пошкодженої ділянки. Цю модель можна буде використати для друку каркаса майбутнього трансплантату, на який нанесуть розчин із фібробластами та колаген. Через 14 днів культивації у поживному середовищі на штучну шкіру наносять кератиноцити і культивують ще тиждень. Після цього трансплантат знімають з каркасу для пересадки донору як єдиного шматка, наче рукавичку надягнувши на пошкоджену шкіру. Вирощений в експерименті трансплантат шкіри людської кисті виявився міцнішим і гнучкішим у порівнянні з пласким.
Технологію вже успішно випробували на мишах. Для них створили штучну шкіру для стегна, яку наче гетру надягли на кінцівку, з якої попередньо зняли шкіру. На розміщення трансплантату пішло всього 40 секунд, на пришивання – менше 10 хвилин. Вже за 4 тижні трансплантат повністю прижився, утворивши нову шкіру, а миші повністю відновили рухливість кінцівки.
В наступних експериментах науковці перевірять методику на крупніших тваринах, шкіра яких більше схожа на людську.
Сподіваємось, методика стане успішною, і її можна буде застосовувати у реальному житті.
За матеріалами: SCIENCE.ORG
0
