У четвероногих существ, таких как люди, трахея - это трахея, которая позволяет воздуху, которым мы вдыхаем, поступать в легкие: как и жизнь, она хрупка. Без него мы не могли бы ни дышать, ни говорить, ни жить. Многие заболевания легких и дыхательных путей требуют трахеотомии, болезненной процедуры, при которой в шею вставляется трубка, позволяющая пациенту дышать. Но они по-прежнему не могут говорить и постоянно находятся в опасности заражения.
Трахея - это не кость, которую было бы легче заменить имплантатом, распечатанным на 3D-принтере из различных биосовместимых смол: она хрящевая, поэтому ее нужно каким-то образом вырастить. Чтобы пациенты могли это переносить, он должен быть выращен из их собственных стволовых клеток, а для того, чтобы он идеально подходил, он должен быть напечатан на 3D-принтере или биопринтере. Это цель эксперимента, недавно проведенного с многообещающими результатами командой под руководством Фаиза Бхора, доктора медицинских наук, директора отдела торакальной онкологии и исследований торакальной хирургии в больницах Святого Луки и Рузвельта, а также содиректора Mount Sinai He alth. Системный авиационный центр Нью-Йорка.
Этот случай отличается от, хотя и не совсем связан с другим известным случаем трахеотомии, связанной с 3D-печатью в прошлом году, когда шина, напечатанная на 3D-принтере из биосовместимых материалов, была имплантирована ребенку Кайбе Гионфриддо, когда ему было всего лишь в возрасте нескольких месяцев для лечения тяжелой формы трахеобронхомаляции (вызвавшей коллапс трахеи). С другой стороны, трахея, разработанная доктором Бхора и его командой, была биопринтирована с использованием культур стволовых клеток. Это означает, что, как и пересаженный орган, он может расти вместе с человеком, который его получает, с дополнительным преимуществом 100% совместимости. Другими словами, это будет первый искусственный биопечатный орган.
«Исследователи во всем мире начали использовать новую технологию 3D-биопечати для создания таких структур, как уши и сердечные клапаны, из живых тканей», - сказал д-р Бхора, который рассчитывает, что в течение следующих двух-трех лет он будет знать, действительно ли использование технологии 3D-производства при создании хрящевых тканей, таких как трахея. «Наша сила, - добавил он, - заключается в том, что мы в первую очередь хирурги и клиницисты; и наши исследования всегда проводятся с целью использования новых научных достижений для улучшения жизни пациентов».
Эта процедура была испытана на поросенке около трех месяцев назад. С тех пор поросенок утроился в весе и удвоился в размерах. Похоже, что искусственная трахея способна идти в ногу с ростом, и, если это подтвердится, это будет хорошим показателем потенциала, который этот тип лечения может иметь в педиатрии.
Чтобы создать биопринтированную трахею, команда доктора Бхоры взяла биологическую мембрану и «засеяла» ее раствором стволовых клеток, а затем «затравила» клетки добавлением факторов роста, которые превращают их в предшественники хрящей. Цель состоит в том, чтобы в течение трех лет получить одобрение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США первой напечатанной на 3D-принтере индивидуальной биологической искусственной трахеи. По совпадению, именно в это время нужно будет заменить имплантат маленькой Кайбы Джионфриддо.