http://www.ras.ru/news/shownews.aspx?id=57e76260-2db7-43b4-aaeb-6c5305dcb4dc&print=1
© 2020 Российская академия наук

Ученые разработали технологию трехмерной печати генно-инженерных конструкций для направленной регенерации костных тканей

10.06.2020



Группа российских ученых разработала оригинальную технологию трехмерной печати персонализированных изделий из биоактивной керамики и создала персонализированные ген-активированные имплантаты. Проведен комплексный физико-химический и биохимический анализ экспериментальных образцов ген-активированных материалов и персонализированных имплантатов для инженерии и направленной регенерации костных тканей, полученных с использованием технологий трехмерной печати, включая доклинические исследования на крупных животных. Результаты работы опубликованы в журнале International Journal of Bioprinting (DOI 10.18063/ijb.v6i3.275). Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 18-29-11081 мк.

Несмотря на высокий уровень развития медицины, до сих пор нерешенной остается проблема лечения пациентов с протяженными (критическими) дефектами костей скелета. Актуальность проблемы подчеркивается распространенностью травм, онкологической патологии, врожденных деформаций и аномалий развития, дегенеративно-дистрофических, воспалительных заболеваний, непосредственно поражающих кости или требующих сегментарных резекций костей в ходе хирургических вмешательств. Так, по данным Федеральной службы государственной статистики, в 2015 г. в России было зарегистрировано 3 млн. травм костей скелета. А по данным ВОЗ, в мире ежегодное количество пострадавших только в результате дорожно-транспортных происшествий составляет 30-50 млн. человек. В случае протяженных костных дефектов современное реконструктивно-восстановительное лечение базируется на использовании костных аутотрансплантатов, поскольку разрешенные для применения остеопластические материалы эффективны только при малых объемах костных дефектов, дистракционный остеогенез длителен и не всегда применим, а протезирование нерезорбируемыми материалами сопряжено с высоким риском осложнений и частотой неудовлетворительных результатов лечения.

Эффективную альтернативу костным аутотрансплантатам могут составить только те методы и средства, которые позволят быстро и персонализировано восполнить утраченную структуру и функцию поврежденных костей, исходя из уникальных особенностей скелета и повреждения, осуществить частичную или даже полную замену кости. Наибольшие перспективы в решении этой задачи открывают технологии трехмерной печати (аддитивные технологии) биорезорбируемых имплантатов и биотехнологические подходы (генетические технологии).

Учитывая актуальность клинической проблемы, разработкой персонифицированных средств и методов лечения пациентов с патологией костей скелета занимаются множество научных коллективов, главным образом, зарубежных.

Ключевыми участниками команды сформирован существенный научно-технический задел в этой области, разработана оригинальная технология трехмерной печати персонализированных изделий из биоактивной керамики и созданы персонализированные ген-активированные имплантаты. Все это отражено в статье «3D Printed Gene-activated Octacalcium Phosphate Implants for Large Bone Defects Engineering», опубликованной в журнале International Journal of Bioprinting (DOI 10.18063/ijb.v6i3.275). Статья посвящена созданию столь сложной конструкции и проведению комплексного физико-химического и биохимического анализа экспериментальных образцов ген-активированных материалов и персонализированных имплантатов для инженерии и направленной регенерации костных тканей, полученных с использованием технологий трехмерной печати, включая доклинические исследования на крупных животных.

«Результаты реализации данного исследования имеют высокую практическую и социально-экономическую значимость для высокотехнологичного здравоохранения и полностью соответствует задачам поставленным Президентом РФ в рамках программы развития генетических технологий (см. 14 мая 2020 г. о развитии генетических технологий в России). Работа соответствует современному уровню междисциплинарных исследований и разработок в области генной и клеточной инженерии репаративного остеогенеза и биомедицинского материаловедения», – прокомментировал руководитель работы Комлев Владимир Сергеевич, д.т.н., чл.-корр. РАН, директор Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук.

 (jpg, 45 Kб)

Схематическое изображение трехмерной печати
(Источник: doi.org/10.18063/ijb.v6i3.275)

В работе принимали участие: