Шанхайские ученые печатают искусственные кровеносные сосуды
Сердечнососудистые заболевания являются одной из ведущих причин смертности, а потому ученые стараются совершенствовать методы лечения в этой области всеми доступными методами. При разработке новых методов лечения и создании биосовместимых материалов не обходится и без использования аддитивного производства. Один из наиболее распространенных хирургических приемов, применяемый, в том числе, и при коронарном шунтировании, это перенаправление потока крови вокруг нездорового участка сосуда с помощью отрезков сосудов, «позаимствованных» из других частей тела пациента. Хотя сама процедура весьма эффективна, ее применение ограничивается наличием сосудов, доступных и пригодных для использования в операции.
Исследователи из Инженерного центра быстрого производства при Шанхайском университете разработали методику создания искусственных сосудов. Трехслойная структура стенок, состоящих из разных материалов, задумана таким образом, чтобы обеспечивать необходимую прочность и эластичность, а заодно способствовать восстановлению клеток и, фактически, служить опорой для образования новых сосудов.
Что интересно, получаемые 3D-печатные сосуды не подвержены заболеваниям, а потому риск необходимости повторной операции в период восстановления заметно снижается. После вживления, синтетические сосуды должны выполнять ту же роль, что и натуральные сосуды, обрастая при этом новыми клетками, заново формирующими оригинальный сосуд. Синтетические графты же со временем разлагаются и выводятся из организма пациента. Согласно доценту Шанхайского университета Юаньюань Лю, композитные коронарные шунты могут проявить себя даже лучше, чем графты, взятые из организма самого пациента. Ранее команда под руководством Лю работала над созданием субстратов и имплантатов для стимуляции роста костных тканей.
Структура 3D-печатных сосудов имитирует строение натуральных аналогов за счет построения нановолокон с помощью электроспиннинга. Для увеличения прочности сосудов выстраивается средний слой из полидиоксанона – биоразлагаемого, нетоксичного полимера, широко используемого в биомедицине. После комбинирования трех слоев в процессе электроформования, полученная структура сворачивается в цилиндрический объект и скрепляется.
В ходе начальных тестов исследователи рассмотрели возможность выращивания слоя крысиных фибробластов вокруг синтетического сосуда. Такой выбор был обусловлен простотой культивации и высокими темпами роста этих клеток. Результаты подтвердили ожидания ученых и даже превзошли их. Так, темпы роста оказались весьма высоки, что исследователи связывают с наличием в структуре искусственных сосудов хитозана, играющего роль как строительного материала, так и питательной среды, содержащей функциональные аминогруппы.
Хотя о тестировании новой разработки на человеческих пациентах говорить пока рано, исследователи уверены в достойном будущем искусственных сосудов. Следующим этапом исследований станет проведение опытов над животными для наблюдения за долгосрочными эффектами.
