Биоинженеры вырастили живую кость для реконструкции лица

Челюстно-лицевая хирургия – область тонких материй, за которой кроется привлекательная внешность и здоровье человека. Восстановление после тяжелых травм, пережитых операций и устранение врожденных дефектов идет сложно. Это длительный и дорогостоящий процесс. Благодаря разработкам группы исследователей Колумбийского университета под руководством профессора Горданы Вунжак-Новакович появился уникальный материал – выращенная в лаборатории кость, полностью передающая параметры костного материала человека.

Для эксперимента ученые применяли жировые клетки свиней и костные трансплантаты коров. Хирургическим путем свиньям удалили промежуток нижней челюстной кости протяженностью 6 см. Место изъятия определялось, исходя из максимальной нагрузки, возникающей в этой области во время пережевывания пищи. Взамен извлеченного материала был установлен каркас, изготовленный из голени коровы. Предварительно во вживляемой рамке удалялись живые клетки, основу составляла белковая матрица. Каркасу придали совпадающую с рельефом свиной челюсти форму посредством применения 3-D технологий моделирования.

Для скорейшего освоения имплантата в тканях ученые внедрили стволовые клетки жировой ткани свиньи в каркас челюсти через специальные надрезы. Остеоинтеграция клеток составила три недели. Они освоились в созданном для них инкубаторе, спровоцировав рост костной ткани, заполняющей матрицу. Всего в исследовании участвовало 14 свиней:

• у 6 особей использовались имплантаты на основе собственных стволовых клеток во внутренних полостях каркаса;
• у 6 из них каркас покрыли стволовыми клетками, нанеся их на поверхность коровьей кости;
• еще 2 свиньи прошли медицинскую антисептическую обработку для естественного заживления челюсти без использования имплантата.

Наблюдение велось учеными в течение полугода. Полученные результаты оказались перспективными, так как удалось установить, что восстановление челюстной кости проходило во всех трех группах свиней, но наибольший прогресс показали импланты с внедренными в них стволовыми клетками. Испытания доказали, что искусственно нарощенным костям присуща высокая прочность, отличные эксплуатационные характеристики.

Исследователи утверждают, что реконструкция лицевых костей представляет наибольшую сложность в работе челюстно-лицевых хирургов. Важную роль играет точное совпадение рельефа натуральной кости и вживляемого продукта, а также прочность импланта. В будущем планируется провести клинические испытания, получить одобрение контролирующих организаций и применить методику создания костного материала для восстановления деформированных костей и устранения врожденных дефектов.