Наденем новую кожу? Как незаметно приходит будущее
27 января 2023 года в журнале Science Advances была опубликована статья "Engineering edgeless human skin with enhanced biomechanical properties". Дословный перевод названия: "Инжиниринг бескрайней человеческой кожи с улучшенными биомеханическими свойствами". В данном контексте слово "бескрайняя" надо понимать дословно, как "не имеющая краев". То есть, название статьи: "Создание человеческой кожи без краев с улучшенными биомеханическими свойствами".
Авторы обратили внимание на проблему геометрически сложных участков тела при трансплантации кожи для лечения ожогов. Действително, обжечься человек может где угодно: между пальцев, в складках и т.п. сложных местах. При этом трехмерные кожные конструкции по-прежнему производятся в виде плоских тканей с открытыми краями, не учитывая, например, полностью замкнутую геометрию человеческой кожи.
Авторы статьи из Медицинского центра Колумбийского университета (Нью-Йорк, США) бросили вызов данной научно-медицинской традиции и решили создать биотехнологическую кожу как полностью замкнутую 3D ткань, которая может быть сформирована по форме части тела и легко пересажена в качестве биологической одежды. Собственно, предлагается больным людям полностью "надевать" кожу рук.
Свои носимые безграничные кожные конструкции ученые назвали WESCs — wearable edgeless skin constructs, дословно "носимые бескрайние кожные конструкции". Наверное, с литературной точки зрания правильно было бы их по-русски назвать "носимые замкнутые кожные конструкции". Предлагаем сообществу вариант русского названия: ОЗКИ - одеваемые замкнутые кожные имплантаты.
Утверждается, что WESCs демонстрируют улучшенное осаждение дермального внеклеточного матрикса и улучшенные механические свойства по сравнению с обычными конструкциями. WESCs демонстрируют выравнивание клеток в зависимости от местоположения. WESCs заменяют кожу в полнотолщинных ранах на сложных участках тела (например, задних конечностях мышей) с минимальным количеством швов и меньшим временем операции. Ученые небезосновательно считают, что эта технология может существенно улучшить уход за ранами, и предполагают, что повторение макроанатомии ткани может привести к улучшению биологических функций.
Немного подробнее: для создания кожи нужной формы ученые используют 3D-печать каркаса, который позволяет клеткам кожи расти в нужной форме. Клетки (фибробласты, клетки дермы) посеиваются вокруг каркаса и созревают в течение двух недель, затем добавляются кератиноциты — клетки эпидермиса.
Эта комбинацияво время эксперимента в течение недели находилась под воздействием воздуха, с одной стороны, и жидкости с другой — как и наша кожа. Это формирует плотную сеть структурных молекул. После чего кожа готова к имплантации на рану. При испытаниях на мышах, выращенная кожа интегрировалась так, как будто это была родная кожа — на процедуру наложения потребовалось 30 секунд, а на всю операцию — 10 минут. "Это было все равно что надеть на мышей пару шорт. Вся операция заняла около 10 минут", — заявил Хасан Эрбиль Абачи, ведущий исследователь и доцент кафедры дерматологии Колумбийского университета.
Ученые также смогли создать кожу в форме кисти руки, которую можно было бы надеть как перчатку на руку и закрепить швами у запястья. При испытании на механическую деформацию такие «безграничные» конструкции превосходили плоские на 400%.
Что ж, прекрасный, в своей отрасли революционый подход, Возможно, удастся внедрить эту инновацию в медицинскую практику. Пожелаем ученым успешного внедрения WESCs, а всем нам - повсеместного распространения данного подхода, в каждую клинику.
Ниже: пластины vs. WESCs
Но, кроме интересной медицинской новости, мы видим и некий тренд: в том, что медицинские технологии постепенно приходят ко все более полному и объемному созданию биотехнологических тканей, частей органов и органов. В контексте кожных имплантатов медицина идет от лоскутов к "перчаткам", "шортам" и другим видам биотехнологической одежды.
Перспективы этого направления огромны. Прежде всего, кожа - важнейший орган, на борьбу со старением которого люди тратят много сил и средств. Возможно, в будущем мы просто сможем надевать новую кожу, снимая старую. О чем-то таком отдаленно напоминают различные пилинги кожи лица и других частей тела — старую кожу мы отшелушиваем и ждем, пока нарастет новая.
Также давайте задумаемся: а почему новая кожа должна быть точно такой же, как старая (разве что поновее)? Ведь в нее прямо на этапе конструирования могут быть внедрены различные датчики, электроды, микроимпланты, даже микропроцессоры. И тогда новая кожа будет иметь дополнительные, важнейшие функции. Такая — уже биоэлектронная — кожа принесет нам новые возможности: мониторинг здоровья и управление метаболизмом с помощью имплантов, появление новых чувств, усиление прочности кожных покровов, профит от внутренних носимых компбютеров...
Будущее уже рядом — просто его надо увидеть!