Точный каркас: первый в РФ печатный имплант гортани ускорит реабилитацию онкобольных

Российские ученые впервые в нашей стране разработали технологию производства индивидуальных щитовидных хрящевых имплантов гортани. Они предназначены для пациентов, которым пришлось удалить эту часть организма. Чаще всего это происходит при раковых заболеваниях головы и шеи. Имплант в форме сетки, учитывающей особенности анатомии пациента, служит каркасом для собственных клеток организма, которые постепенно нарастают на конструкцию. По словам онкологов, резекция гортани очень распространена у онкологических больных. Ее восстановление требует сложных хирургических вмешательств, поэтому любые разработки, которые могут упростить этот процесс, можно только приветствовать.

Первый отечественный имплант гортани

Специалисты НИТУ МИСИС разработали методику производства индивидуальных щитовидных хрящевых имплантатов гортани. Их печатают на 3D-биопринтере с учетом анатомических особенностей пациента, чтобы затем хирургически восполнить утраченный участок горла. Ученые уже располагают прототипом изделия. По словам создателей, предложенная технология экономически оправданна и позволяет организовать массовый выпуск медицинского продукта.

Гиалиновый хрящ, который обеспечивает гладкое скольжение суставных поверхностей гортани, выполняет защитную и опорную функции для соседствующих органов, предотвращает коллапс дыхательных путей, а также к нему прикрепляются мышцы и связки. Однако в случае повреждений он плохо восстанавливается, потому что в нем нет кровеносных сосудов, а клетки, отвечающие за обновление, не могут активно делиться. Часто с этой проблемой сталкиваются онкопациенты при лечении рака — особенно на третьей–четвертой стадиях, когда опухоль прорастает в гортань и щитовидный хрящ удаляют. Рак гортани — один из самых распространенных видов рака области головы и шеи. Согласно данным Российского центра информационных технологий и эпидемиологических исследований в области онкологии МНИОИ имени П.А. Герцена, распространенность рака гортани по стране за 2022 год составила 28,7/100 тыс. населения.

Специалисты предложили печатать сетку из термопластичного полиуретана с последующим термоформованием под конкретного пациента. Чтобы клетки могли крепиться к поверхности сетки, ученые предлагают покрывать ее коллагеном или наносить биосовместимый полиэлектролитный комплекс хитозана и полиглутаминовой кислоты, широко применяемый в регенеративной медицине. Оптимальная пористость для применения в хирургии составила 50%.

— Индивидуализированные полиуретановые каркасы хрящей мы получили при помощи FDM-печати и термоформования на основании данных КТ. Тесты на цитотоксичность показали, что материал абсолютно безопасен. Мы надеемся, что при дальнейшем внедрении разработка позволит ускорить реабилитацию пациентов, — отмечает выпускница программы «Биоматериаловедение iPhD» НИТУ МИСИС Елизавета Пешкина.

Модель предполагает перспективное промышленное внедрение в течение пяти–шести лет. При этом технология может быть адаптирована и для других видов гиалинового хряща — например, для реконструкции носа.

— Несмотря на острую клиническую потребность, на сегодняшний день не существует коммерчески доступных имплантатов для замещения дефектов щитовидного хряща, пригодных для массового применения в клинической практике. Биопечать же позволяет восстановить нативные ткани, воссоздать сложные анатомические формы и масштабировать тканевые конструкции. Поэтому мы с коллегами из НИТУ МИСИС разработали технологию печати персонализированных имплантатов, которые точно повторяют форму поврежденного участка, — сказал участвовавший в разработке управляющий партнер компании «3Д биопринтинг солюшенс» Юсеф Хесуани.

Одна из самых распространенных операций при раке головы и шеи

Как рассказал «Известиям» старший научный сотрудник онкологического центра им. Блохина Игорь Самойленко, потеря гортани из-за рака действительно распространенная проблема и медики заинтересованы в новых методах восстановления органа.

— Разрушение хрящей гортани может стать проблемой, и часть пациентов подвергается ее удалению. После этого ее пытаются восстановить. Устанавливают протезы. В применении имплантов есть разные подходы. Когда он устанавливается как биосовместимый пластиковый каркас для собственных клеток пациента, который обеспечивает механическую прочность и форму, бывают хорошие исходы. Новый недорогой отечественный имплант никогда не будет лишним, — сказал Игорь Самойленко.

По словам доцента кафедры хирургических болезней факультета фундаментальной медицины МГУ Руслана Алиханова, восстановление гортани после ее резекции у онкологических больных требует очень сложных хирургических вмешательств, поэтому любая новая методика, которая способна облегчить работу медика, найдет свое применение.

— Такой подход может быть перспективным, так как пациентов с раком головы и шеи и с дефектами в зоне гортани много. Им требуются сложные вмешательства для резекции, а потом для реконструкции. Если будет какой-то аналог гортани, который поможет в реконструкции, то это поможет в работе, — сказал Руслан Алиханов.

Технологии трехмерной печати обладают существенным потенциалом для создания индивидуальных решений. Они уже востребованы и по мере совершенствования будут всё более использоваться для задач реконструктивной и пластической хирургии. Хорошо, если имплантаты для замещения дефектов щитовидного хряща, выполненные 3D-печатью, станут коммерчески доступны и в результате будут массово применяться в клинической практике, ведь потребность в них будет только возрастать. Речь не только о пациентах с раком гортани, но и о тех, кто получил травмы, рассказал «Известиям» заведующий лабораторией анализа показателей здоровья населения и цифровизации здравоохранения МФТИ Станислав Отставнов.