Самарские ученые создали гидрогели для 3D-моделей биоаналогов тканей

Лариса Теодоровна, как вы пришли к тому, что можете делать сегодня?

Лариса Волова: Четыре десятка лет назад по инициативе тогдашнего ректора университета Александра Федоровича Краснова впервые в стране был открыт банк тканей в учебном заведении. До этого они были при НИИ и станциях переливания крови. Наш банк тканей был организован на базе центральной научно-исследовательской лаборатории вуза. Меня, морфолога и хирурга, назначили руководителем. Отправили в Петербург набраться опыта.

Но мы все сделали иначе, чем коллеги. Везде в мире проводили забор тканей в стерильных условиях. А мы внедрили нестерильный забор. И сейчас у нас своя оригинальная запатентованная технология. Мы первые предложили обрабатывать ткани низкочастотным ультразвуком. Такой способ позволил в пять раз ускорить процесс.

Что заготавливает ваш банк тканей?

Лариса Волова: Соединительные и опорные ткани: кости, фасции, сухожилия, перикард и многое другое. Из них по своей технологии мы делаем 180 различных видов материалов - порошки, крошки, блоки, цилиндры, прямоугольники... Используем высокотехнологичный способ высушивания - лиофилизацию. Поэтому материал не требует специальных условий хранения и транспортировки. В течение пяти и более лет он сохраняет свои биологические свойства. И вот из этих зарегистрированных и разрешенных к применению материалов мы первые в стране начали делать персонифицированные импланты. С помощью 3D-моделирования и станков с числовым программным управлением на основе снимков КТ пациентов выпиливаем модели для замещения конкретных дефектов.

К примеру, врачи удаляют часть поврежденной некрозом кости, сустава у больных диабетом с остеопатией, стопой Шарко. Замещают ее нашим имплантатом, сделанным точно по размерам для конкретного пациента. Наши биоимплантаты полностью рассасываются от 2-3 месяцев до года. И замещаются собственной новообразованной тканью человека. Еще пример. Удалили, например, врачи пациенту при пародонтите патологически измененные ткани, почистили пародонтальный карман. А потом посыпали "соль на рану" - наш порошок. Положили кусочки нашего губчатого материала, и процесс замещения собственными тканями человека идет быстрее. Месяц-два. - и все замечательно.

Где еще врачи применяют ваши биоимпланты?

Лариса Волова: В офтальмологии, травматологии, нейрохирурги, отоларингологии. Мы и благотворительностью занимаемся. Сейчас работаем с Главным военным клиническим госпиталем им. академика Н.Н. Бурденко. Отдаем материалы для проведения операций участникам СВО. Вот обратились стоматологи. Хотят использовать наши материалы у детей с врожденными патологиями. Всегда подключаемся и помогаем.

А теперь из порошков и других материалов, которые вы получаете из человеческих тканей, делаете гидрогели для 3D-биопечати органов?

Лариса Волова: Это новое направление в Центре компетенций НТИ. Сейчас гидрогели, полученные из наших биоимплантатов, уже можно применять в различных областях регенеративной медицины. Убрать патологический очаг, залить в шприц гель и заполнить им место, где был удален дефект. Например, часть кости. Гидрогели полностью совместимы с клетками человека.

Они отличаются от аналогов?

Лариса Волова: Обычно делают синтетические или используют материалы, полученные из тканей животных. А мы берем человеческий материал. Наша технология позволяет удалить ненужное: жир, кровь, костный мозг, клетки костной ткани. Но при этом сохранить комплекс белков, как структурных, так и межклеточных, которые участвуют в процессе восстановления разрушенной ткани при замещении.

Наши материалы содержат белки межклеточного матрикса, которые являются не только стимуляторами, но и ингибиторами. Как Инь и Янь. Чтобы и подстегнуть, и притормозить. Без этого никогда не будет регенеративного процесса в том направлении, которое мы ждем. Как печатают сейчас ткани: берут принтер, в нем, например, шесть шприцов, добавляют в них гели, разные стимуляторы. А наша идея - работать одним шприцом, потому что в геле уже есть все.

Когда начнете печатать ткани?

Лариса Волова: В этом году планируем начать с хрящевой. В течение трех-пяти лет думаем выйти на печать суставного хряща, кожи, поджелудочной железы. Когда получим биочернила - это комбинация геля с клетками человека, которому будут проводить имплантацию, то сможем печатать. У нас все готово для этого. Принтеры закуплены. Все клеточные линии мы отработали, создали криобанк, умеем получать клетки из разных источников - их более 30. Стволовые клетки человека получаем из костного мозга, жировой ткани, пуповины, пульпы и т.д.

У нас есть патент на создание персонифицированного банка клеток, который потом можно использовать для 3D-биопечати. Например, из пульпы, которую берем из молочных зубов детей. Это альтернатива банкам пуповинной крови.