Исследователи из Китая Сычуань университета и Сямынь университета разработали 3D печатных самоклеящихся бинты, которые способны доставлять нервные заживающих наркотики.

Марля, изготовленная командой, состоит из двух активируемых щелчком гидрогелевых слоев и внутренней части, в которую можно загружать регенеративную медицину. После обертывания вокруг участка поврежденного нерва устройство высвобождает лекарство таким образом, чтобы стимулировать рост глиальных клеток в периферической нервной системе (ПНС).

В будущем ученые считают, что их новый дизайн повязки, напечатанный на 3D-принтере, может помочь врачам при выполнении широко используемых операций по восстановлению нервов, таких как нейрорафия.

chinese scientists develop 3d printed drug loaded nerve healing bandages 3d printing industry b6736f3

Бинт, напечатанный на 3D-принтере китайской командой (на фото), оказался способным хранить и высвобождать полезные вещества, улучшающие клетки. Фотографии из журнала Advanced Science.

Новые методы лечения нервных травм

Повредить периферический нерв можно разными способами, от спортивных происшествий до таких заболеваний, как опухоли, но они почти всегда сопровождаются потерей сенсорной функции в пораженной области. Хотя ПНС обладает регенеративными способностями и способна излечить себя в определенных ситуациях, это в значительной степени зависит от размера и масштаба травмы.

В некоторых случаях, чтобы сшить нервы, необходимо применить нейрорафию (специализированную операцию), но, согласно исследованиям ВВС США , только 50 процентов лечения являются успешными. Чтобы сделать процедуру более эффективной, ряд ученых в настоящее время работают над способами создания более благоприятной среды, стимулирования роста клеток и получения более активного ответа.

В 2019 году другая команда из Университета Сычуани включила препараты PNS в системы управления нервом (NGS), предназначенные для выпуска рядом с местом повреждения нерва. Проблема с методами, основанными на каркасе, заключается в том, что они часто неточны, что приводит к просачиванию лекарства в окружающие ткани и риску возникновения побочных эффектов.

Помимо негерметичности, NGS может быть непросто установить, что не идеально для использования вокруг чувствительных нервных окончаний, с которыми нужно обращаться осторожно, чтобы избежать дальнейшего повреждения. Между тем, технология 3D-печати продемонстрировала большой потенциал для создания NGS, в которые можно предварительно загружать лекарства и выпускать их на месте в месте травмы.

Основываясь на этом подходе к аддитивному производству лекарств, команда приступила к изготовлению собственного биоразлагаемого раствора для лечения нервов.

chinese scientists develop 3d printed drug loaded nerve healing bandages 3d printing industry 35e5ca5

Используя метод печати DLP, команда смогла изготовить свои повязки с наполненным лекарством гидрогелем внутри. Изображение из журнала Advanced Science.

Ученые сделали бинты на 3D-принтере

Чтобы создать свои самоклеющиеся повязки, исследователи полимеризовали набор функционализированных мономеров, которые можно нажимать, в прямоугольники с помощью 3D-принтера Digital Light Processing (DLP). Для второго слоя каждой структуры использовались разные чернила, которые содержали наночастицы XMU-MP-1, лекарство, используемое для стимулирования роста белка и клеток у пациентов.

После сворачивания и самоклейки марля приобрела форму обертки с толщиной слоя 139 мкм для «натертой» стороны, содержащей лекарственное средство, и 110 мкм со стороны полимера. Чтобы проверить способность повязки к заживлению in vivo, команда провела серию тестов на биосовместимость.

Первоначальные оценки показали, что дополнительная повязка на рану подвергается воздействию «шванновских» клеток, которые, как правило, имеют решающее значение для поддержания активности нервных волокон в ПНС. Результаты показали, что марля, напечатанная на 3D-принтере, не повлияла отрицательно на жизнеспособность клеток, в то время как анализ высвобождения лекарства показал, что в течение десяти часов гидрогель растворился.

chinese scientists develop 3d printed drug loaded nerve healing bandages 3d printing industry 4d53a82

Поместив свое стимулирующее клетки лекарство в полимерную оболочку, исследователи смогли точно контролировать, насколько быстро он будет рассеиваться. Изображение из журнала Advanced Science.

На следующем этапе тестирования повязки вводили в спину лабораторным крысам и наблюдали за ними в течение 15 недель. Имплантаты не вызывали визуального воспаления и демонстрировали хорошую биосовместимость, что доказывает, что устройства могут использоваться in vivo, не вызывая раздражения или отторжения тела.

За этим последовала операция in vivo на седалищном нерве крыс, во время которой поверхностное натяжение напечатанной на 3D-принтере гидрогелевой повязки позволило ей катиться и прилипать к пораженному участку. Три месяца спустя исследователи повторно открыли раны и обнаружили, что нерв полностью зажил, и их устройство сыграло решающую роль в его восстановлении.

Доказав во время испытаний, что их аддитивная повязка может использовать полезные вещества, не повреждая близлежащие ткани, команда сочла свой подход успешным. При дальнейших исследованиях и оптимизации ученые надеются, что их повязка может быть использована в существующих хирургических операциях или разработать новые биоматериалы для восстановления нервов.

3D-печать и восстановление нервной системы

Использование аддитивного производства для восстановления нервных клеток само по себе не является новой концепцией, и в последние годы ряд исследователей применили эту технологию именно таким образом.

Ученые из канадского университета Саскачевана разработали трехмерные печатные каркасы тканей, которые можно использовать для лечения поврежденных периферических нервов. Каркасы с биопечатью оказались более механически стабильными, чем предыдущие гидрогели, а также показали большую жизнеспособность клеток.

Точно так же исследователи из Киотского университета в Японии разработали инновационный метод 3D-печати регенеративных нервных тканей. Изготовив клетки внутри «массива игл», команда смогла ввести их прямо в место повреждения.

В другом месте ученые из Университета Вуллонгонга в Австралии успешно распечатали на 3D-принтере нервные клетки , которые обычно находятся в головном мозге. По мнению исследователей, их работа может стать важным первым шагом на пути к созданию синтетических тканей для лечения различных психических заболеваний.

Результаты исследователей подробно описаны в их статье под названием « Самоклеящаяся повязка с 3D-печатью с высвобождением лекарства для восстановления периферических нервов» . Соавторами исследования были Цзюмен Чжан, Ювен Чен, Юлан Хуанг, Вэньби Ву, Сяньмин Дэн, Хаофан Лю, Жун Ли, Цзе Тао, Сян Ли, Сюэсон Лю и Малин Гоу.

Чтобы быть в курсе последних новостей о 3D-печати, не забудьте подписаться на информационный бюллетень индустрии 3D-печати, подписаться на нас в Twitter или поставить лайк на нашей странице в Facebook .

Ищете новый подкаст? Обязательно подпишитесь на подкаст Another Dimension в выбранном вами проигрывателе подкастов, чтобы не пропустить ни одной серии.

Вы ищете работу в индустрии аддитивного производства? Посетите раздел «Работа в 3D-печати», чтобы узнать о вакансиях в отрасли.

На представленном изображении показан гидрогель с полимерным покрытием, заключенный в бинты, напечатанные на 3D-принтере. Изображение из журнала Advanced Science.

Теги Университет Киото Сычуаньский университет Университет Саскачевана Университет Вуллонгонг ВВС США Сямэньский университетchinese scientists develop 3d printed drug loaded nerve healing bandages 3d printing industry 4eb9e9b

Пол Ханафи

Пол — выпускник факультета истории и журналистики со страстью к поиску последних новостей в сфере технологий.


Источник