Відновлення втраченої шкіри на голові та обличчі за допомогою шкірних трансплантатів – складне завдання. Ця операція може призвести до утворення рубців, незворотної втрати волосся і відторгнення трансплантата. Дослідники з Університету штату Пенсільванія використовували комбінацію біочорнил, що містять позаклітинний матрикс, стовбурові клітини і розчин для згортання крові, і створили живу шкіру з потенціалом росту волосся. Учені вперше надрукували на 3D-принтері цю “живу” шкіру на всю товщину прямо на щурах, у яких була пошкоджена шкіра черепа. Усього за два тижні рана загоїлася.
Анатомічно шкіра складається з трьох шарів: зовнішнього (видимого) епідермісу, середньої дерми і найглибшого шару – гіподерми. Гіподерма, що складається зі сполучної тканини і жиру, забезпечує структуру і захисну підтримку черепа. Коріння волосяних фолікулів проникають у гіподерму, де починає рости волосся. Гіподерма безпосередньо бере участь у процесі перетворення стовбурових клітин на жир. Цей процес має вирішальне значення для кількох життєво важливих процесів, включаючи загоєння ран. Він також відіграє роль у циклічному розвитку волосяних фолікулів, особливо в рості волосся.
Раніше вчені використовували два види біочорнил для одночасного 3D-друку твердих і м’яких тканин на черепі та шкірі гризунів. У поточному дослідженні вони пішли далі. Учені витягли з жирової тканини пацієнтів, які перенесли операцію, позаклітинний матрикс – мережу молекул і білків, що надають тканині структуру і стабільність. Це сформувало один із компонентів біочорнила. Другим компонентом стали стовбурові клітини, взяті з жирової тканини. Третьою ланкою виступив розчин для згортання крові, що містить фібриноген, який допомагав іншим компонентам зв’язуватися з місцем ушкодження. Кожен компонент завантажувався в окремі відсіки біопринтера.
Три відсіки дали змогу одночасно друкувати суміш матриці та фібриногену разом зі стовбуровими клітинами, і цей процес можна було контролювати. Вчені друкували безпосередньо на місці травми для формування гіподерми, яка сприяє загоєнню ран, утворенню волосяних фолікулів і регулюванню температури. Щоб визначити ідеальну суміш, дослідники експериментували з трьома біочорнилами, що містять різну кількість позаклітинного матриксу.
Команда провела три серії досліджень на щурах, щоб краще зрозуміти роль жирового матриксу. Виявилося, що спільна доставка матриксу і стовбурових клітин має вирішальне значення для формування гіподерми. Окремо ці компоненти не працюють.
Після біодруку шарів гіподерми і дерми зовнішній епідерміс сформувався сам по собі, в результаті рана загоїлася за два тижні. Гіподерма містила “нарости” – початок розвитку волосяних фолікулів. Дослідження показали, що стовбурові клітини, отримані з жиру, тісно пов’язані з волосяними фолікулами і можуть стимулювати їхній ріст.
Дослідники сподіваються, що їхня технологія, особливо здатність до росту волосся, поліпшить результат реконструктивних операцій, зробивши результат більш природним. Це матиме позитивний вплив на психічне благополуччя пацієнтів.
Джерело: Cikavosti
