Разработан портативный биопринтер для борьбы с незаживающими ранами

В Клинике кожных и венерических болезней имени В.А. Рахманова, Институте регенеративной медицины и Дизайн-центра гибкой биоэлектроники Сеченовского университета создают новое устройство — биопринтер Биоган.

Он предназначен для печати тканевого эквивалента кожи, который может помочь в лечении плохо заживающих ран и язв, например, у людей с диабетом.

Чтобы проверить работу устройства, учёные проведут эксперимент на мини-пигах в специальной лаборатории университета. Исследование проводится при поддержке Российского научного фонда.

Наша цель — разработать метод восстановления сложных тканей в организме. Для этого мы создали специальные чернила для 3D-печати, которые можно использовать в медицине, портативный биопринтер «Биоган» и устройство, которое ускоряет восстановление тканей с помощью света. Оно излучает свет красного и близкого к инфракрасному цвета, который помогает тканям быстрее восстанавливаться, — рассказала заведующая лабораторией прикладной микрофлюидики Сеченовского Университета руководитель проекта Анастасия Шпичка.

Скоро будет готов конечный продукт. Уже есть прототип биопринтера, – добавила директор Клиники кожных и венерических болезней имени В.А. Рахманова Клинического центра наук о здоровье Сеченовского Университета, член-корреспондент РАН Ольга Олисова.

Чтобы создать новые материалы для лечения ран, учёные используют гидрогель со сфероидами — небольшими группами клеток. Эти группы клеток служат строительными блоками. Также в состав добавляют внеклеточные везикулы, которые помогают восстанавливать ткани и уменьшать воспаление.

Клетки внутри этих материалов обмениваются сигналами и развиваются так же, как в настоящих тканях организма. Благодаря свойствам гидрогеля и внеклеточных везикул, сфероиды хорошо заполняют рану. Это может помочь людям с гангренозной пиодермией, говорит Екатерина Грекова, ассистент кафедры кожных болезней.

В Сеченовском университете придумали новый способ лечения болезни. Сейчас врачи используют метод, который подавляет активность иммунной системы и применяют препараты на основе гормонов коры надпочечников. Новый способ будет ещё более действенным для помощи пациентам, – отметила она.

Дмитрий Ларионов, сотрудник научного центра, рассказал, что они создали устройство. Это аппаратный комплекс, который нужен для перевозки, нанесения и облучения специальных чернил — биочернил.

Биочернила состоят из двух частей. Эти части хранятся в разных картриджах. В первом — гидрогель на основе желатина, в него добавили клетки пациента и ещё один компонент, который помогает заживлению. Чернила делают прямо перед операцией. Во втором — вещество, которое помогает гидрогелю затвердеть.

Принцип работы биочернил похож на то, как действует двухкомпонентный клей. Когда вы смешиваете компоненты биочернил, происходит химическая реакция. В результате молекулы соединяются и получается прочный гель, – сказал Ларионов.

Однако еще требуются определенные условия внешней среды для доставки клеток – чтобы они не деградировали во время транспортировки, нужно поддерживать постоянную температуру.

Мы создаём систему, которая будет контролировать температуру особого вещества, называемого биочернилами. Это нужно для того, чтобы во время перевозки чернила не меняли своих свойств из-за температуры. Ещё одна задача системы — охлаждать чернила перед тем, как их нанесут на повреждённую кожу. Благодаря этому гидрогель будет иметь оптимальную консистенцию и хорошо ляжет на кожу. Он не будет слишком жидким или густым, – пояснил сотрудник Дизайн-центра.

Также для оптимальной работы биочернил, направленной на регенерацию тканей, необходимо обеспечить равномерное распределение составляющих двух компонентов в конечном объеме смеси, чтобы не было областей, где клетки находятся вне питательной среды.

Мы создали модель ручного устройства, которое печатает живые ткани. Чтобы наносить на рану нужные вещества, мы придумали систему подачи этих веществ с высокой точностью. Она похожа на медицинские шприцы.

Также мы сделали миксеры, которые равномерно перемешивают компоненты перед нанесением на рану. В наших миксерах смешивание происходит за счёт движения жидкостей внутри них, а не из-за работы каких-то внешних частей, как в обычных миксерах, – сказал Ларионов.

После нанесения на рану гидрогель нужно «закрепить», чтобы он не стёк. Для этого его облучают ультрафиолетом. Затем используют инфракрасное излучение, чтобы стимулировать рост клеток.

Чтобы инфракрасное излучение действовало точно и эффективно, учёные хотят создать специальную систему.

Прежде чем начать использовать гидрогель для лечения людей, учёные проведут эксперимент на мини-пигах в лаборатории Сеченовского Университета.

Ранее ученые заявили о неэффективности лечния ран при отрицательном давлении.

11.12.2024