Созданы искусственные сосуды, которые в точности имитируют свойства человеческих вен

Исследователи из Эдинбургского университета разработали новый метод создания искусственных кровеносных сосудов с помощью технологии 3D-печати. Эти гелеобразные трубки в точности имитируют свойства человеческих вен и могут произвести революцию в хирургии шунтирования сердца, потенциально улучшая результаты операций для десятков тысяч пациентов ежегодно.

Инновационная методика позволяет создавать прочные, гибкие сосуды, которые могут заменить как человеческие, так и синтетические вены, используемые в настоящее время в операциях шунтирования. Это достижение решает давние проблемы в лечении сердечно-сосудистых заболеваний, предлагая перспективную альтернативу, которая может уменьшить количество осложнений и улучшить восстановление пациентов.

Двухэтапный процесс создания искусственных сосудов

Исследовательская группа, возглавляемая инженерной школой Эдинбургского университета, использовала двухэтапный процесс для создания искусственных кровеносных сосудов. Сначала они использовали 3D-принтер, оснащенный вращающимся шпинделем, для изготовления трубчатых трансплантатов из геля на водной основе. Затем они укрепили эти трансплантаты с помощью электроспиннинга – метода, в котором используется высокое напряжение для создания покрытия из ультратонких нановолокон, изготовленных из биоразлагаемых молекул полиэстера.

Доктор Фараз Фазал, ведущий автор исследования, объясняет значение этого подхода: “Наша гибридная техника открывает новые и захватывающие возможности для изготовления трубчатых конструкций в тканевой инженерии”.

Исследователи могут изготавливать трансплантаты самых разных размеров – от 1 до 40 мм в диаметре, что делает их пригодными для различных применений в сосудистой хирургии. Полученные искусственные сосуды продемонстрировали прочность, сравнимую с естественными кровеносными сосудами. Более того, их гибкость позволяет предположить, что они могут легко интегрироваться в человеческое тело.

Доктор Норберт Радаччи, один из авторов исследования, подчеркивает потенциальное влияние: “Результаты нашего исследования позволяют решить давнюю проблему в области инженерии сосудистых тканей – создать кондуит(сосудистый протез), который по своим биомеханическим свойствам будет схож с человеческими венами”.

Почему это важно: Хирургическое шунтирование сердца – очень распространенная процедура. Современные методы часто предполагают забор вен из собственного тела пациента, что может привести к образованию рубцов, боли и повышенному риску инфицирования. В качестве альтернативы используются небольшие синтетические трансплантаты, но их сложно интегрировать в организм и они могут не выдержать. Разработка таких 3D-печатных кровеносных сосудов может значительно уменьшить эти осложнения. Предоставляя легкодоступную, настраиваемую альтернативу иссеченным венам, эта технология может свести к минимуму необходимость в дополнительных хирургических вмешательствах на теле пациента. Кроме того, улучшенный потенциал интеграции этих искусственных сосудов может привести к лучшим долгосрочным результатам для пациентов, перенесших шунтирование.

Это исследование, опубликованное позавчера в журнале Advanced Materials Technologies,
также открывает новые возможности в более широкой области тканевой инженерии. Способность создавать сложные биомиметические структуры с помощью 3D-печати и электроспиннинга может проложить путь к прогрессу в других областях регенеративной медицины. Однако важно отметить, что эта технология все еще находится на ранней стадии. На следующем этапе исследований эти искусственные кровеносные сосуды будут протестированы на животных моделях в Институте Рослин Эдинбургского университета.

В случае успеха последуют испытания на людях. Этот процесс гарантирует безопасность и эффективность новых сосудов, прежде чем они смогут широко использоваться в клинических условиях.

Поскольку сердечно-сосудистые заболевания остаются одной из основных причин смерти во всем мире, подобные инновации могут иметь далеко идущие последствия для глобального здравоохранения. Способность создавать искусственные кровеносные сосуды, которые в точности повторяют естественные, может не только улучшить результаты хирургических операций, но и потенциально снизить расходы на здравоохранение и повысить доступность жизненно важных процедур. В перспективе это исследование открывает захватывающие возможности для персонализированной медицины в области лечения сердечно-сосудистых заболеваний. Будущие разработки могут включать в себя возможность адаптации искусственных кровеносных сосудов к индивидуальным потребностям пациентов, что еще больше улучшит результаты хирургических вмешательств и качество жизни пациентов.

Исследование Faraz Fazal, Ferry P.W. Melchels, Andrew McCormack, Andreia F. Silva, Ella-Louise Handley, Nurul Ain Mazlan, Anthony Callanan, Vasileios Koutsos, Norbert Radacsi. Fabrication of a Compliant Vascular Graft Using Extrusion Printing and Electrospinning Technique. Advanced Materials Technologies 2024. DOI: 10.1002/admt.202400224