Американські біоінженери розробили технологію вирощування штучної шкіри для трансплантації на частини тіла з об'ємною поверхнею, яка не матиме країв і буде суцільним, схожим на одяг елементом, як-от рукавичка або шкарпетка. Завдяки цьому можна буде прискорити проведення операцій та зменшити кількість швів, повідомляється у дослідженні в журналі Science Advances.
Трансплантат шкіри без країв для покриття великої рани руки. Columbia University
👋 Підпишіться на наш телеграм-канал! А ще у нас є ютуб 🎬
У чому новизна підходу?
У випадках, коли людина потребує пересадки шкіри, наприклад внаслідок сильних опіків чи травм, їй можуть запропонувати трансплантат, вирощений у лабораторії. Це буде плоский прямокутний або круглий шматок із пошарово вирощених клітин шкіри — фібробластів та кератиноцитів, який пришивають до країв рани. І цей підхід добре працює на плоских ділянках тіла, як-от спині, але не надто підходить для частин із нерівною, об'ємною поверхнею, як-от пальці. У такому разі доводиться використовувати декілька таких латок, наприклад для кожного пальця окремо, що збільшує кількість швів, час роботи та кінцеву естетику.
Біоінженери Колумбійського університету вирішили, що кращим рішенням буде, якщо трансплантати імітуватимуть безкрайню поверхню шкіри. Щоб вони були наче одягом, що його можна натягнути на пошкоджену ділянку тіла. Якщо продовжувати аналогію із пошкодженням руки, то трансплантат шкіри без країв матиме вигляд суцільної рукавички.
Як вдалося реалізувати задум?
Трансплантат шкіри без країв має бути індивідуально підібраним до анатомічних особливостей пацієнта. Для цього вчені запропонували використати 3D-лазерний сканер, що створить цифрову тривимірну модель пошкодженої ділянки тіла. Відтак її можна використати для 3D-друку каркаса майбутнього трансплантату, на який нанести розчин із фібробластами та колаген. Після 14 днів культивування у поживному середовищі на штучну шкіру наносять кератиноцити і культивують ще тиждень. Після цього її можна зняти з каркаса та трансплантувати як єдиний шматок, натягнувши на пошкоджену частину тіла.
Вчені створили таким чином штучну шкіру людської руки. Вирощений у такий спосіб трансплантат виявився з кращими механічними властивостями, як-от міцністю, ніж звичайні плоскі трансплантати.
А як показали себе ці трансплантати на практиці?
Поки що технологію випробували на мишах. Для них створили штучну шкіру, що нагадувала виглядом гетри і натягувалася на стегно тварин, з якої науковці зняли власну шкіру. На розміщення трансплантата у такому складному місці пішло всього 40 секунд, а на його пришивання — менш як 10 хвилин. Покрити рану звичайними шматками вирощеної шкіри у вчених взагалі не вдалося, натомість завдяки новій технології вже через 4 тижні трансплантат без країв повністю прижився, утворивши нову шкіру, а миші повністю повернули рухливість кінцівки.
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
Хоча тваринам пересаджували трансплантати з людських клітин, у мишей загоювання шкіри відбувається легше, ніж у людей. Тож у наступних дослідах науковці перевірять методику на більших тваринах, шкіра яких працює за більш схожими механізмами, як у людей.
Іншим багатообіцяльним підходом до відновлення шкіри є її 3D-друк. Вчені вже випробовували на тваринах такі трансплантати із трьох типів клітин шкіри та навіть друкували безпосередньо на рану одночасно кістку та шкіру. А яке чорнило використовують при друці і які ще тканини вміють друкувати — читайте у нашому розборі.