Ухо с полимерными рёбрами: учёные выяснили, как защитить имплантат от деформации

Российские учёные впервые смогли воспроизвести у имплантата, напечатанного на 3D-биопринтере, естественную биомеханику уха. Биопротез не просто повторяет наружную форму слухового органа, но своим составом имитирует естественные ткани. Специалистам удалось объединить полимерный каркас с мягким гидрогелем на основе живых клеток — раньше этого не позволяли особенности 3D-биопечати. Испытания in vivo подтвердили, что имплантат прорастает сосудистой сетью и успешно приживается.

Микротия — аномалия развития ушной раковины — встречается в среднем у одного из 10 000 новорождённых, однако современные методы реконструкции этого органа всё ещё обладают рядом ограничений. Аутологичная пересадка хряща, при которой материал для имплантата берут из тела пациента, сопряжена с рисками хирургического вмешательства, такими как кровотечение и повреждение тканей, а синтетические имплантаты из пористого полиэтилена нередко отторгаются организмом и становятся очагом инфекции. Биополимерные конструкты, напечатанные на 3D-биопринтере, лишены этих недостатков, однако после вживления они зачастую деформируются под стягивающейся кожей.

Чтобы улучшить приживаемость имплантата после операции, специалисты НИТУ МИСИС совместно с коллегами из НКЦО ФМБА, НМИЦ ДГОИ им. Дмитрия Рогачева, НМИЦ кардиологии им. ак. Е. И. Чазова, НМИЦ ТО им. Н. Н. Приорова, Института пластической хирургии и косметологии, биотехнологической фирмы «Имтек» и 3Д Биопринтинг Солюшенс разработали метод гибридной 3D-печати.

«Мы объединили в одном процессе гибридной 3D-биопечати две различные группы материалов: пористый и упругий каркас из полимеров, который дал нам биомеханику, а мягкий коллаген с хондроцитами обеспечил прорастание сосудистой сети и быструю интеграцию имплантата в организме. Мы провели испытания на двух вариантах каркаса биопротеза — с полилактидными рёбрами и без них. Обычный имплантат продавился под нагрузкой и потерял половину формы. Рёбра же повысили устойчивость конструкции к деформации на 44%», — сказал д.ф.-м.н. Фёдор Сенатов, директор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС.

Поры каркаса учёные заполнили коллагеновым гидрогелем с живыми хондроцитами — клетками, из которых со временем формируется собственная хрящевая ткань, не отторгаемая организмом как чужеродное тело. Также в коллагеновом гидрогеле активно развивается сосудистая сеть, без которой имплантат уязвим к инфекциям, так как туда не попадают иммунные клетки. С подробностями исследования можно ознакомиться в журнале International Journal of Bioprinting (Q1).

«Мы наблюдали, как соединительная ткань и малые сосуды проросли через весь объём имплантата, а в конструктах с хондроцитами сформировались скопления зрелых хрящевых клеток, которые при удачном исходе дадут начало новой хрящевой ткани внутри пор этого усовершенствованного биопротеза. In vivo испытания в течение трёх месяцев показали, что искусственные уши успешно приживаются, не вызывают воспаления или отторжения и сохраняют анатомическую форму», — поделился главный автор разработки, инженер научного проекта лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС Сергей Жирнов.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России (ФСМЭ-2026-0018). Следующий шаг исследователей — клинические испытания усовершенствованного имплантата.