Sozdanie skaffolda shchitovidnogo khryashcha cheloveka metodom 3D-bioprintinga

Abstract

Full Text

Целью исследования было создание скаффолда щитовидного (гиалинового) хряща с применением трёхмерной экструзионной биопечати с механической системой подачи материала. Материалы и методы. Для создания скаффолда был использован 3D-биопринтер Rokit Invivo (Южная Корея) с ПО версии 1.68. Слайсинг модели проводился в программе NewCreatorK версии 1.57.63. В качестве основного материала использовали ателоколлаген свиньи I типа (ООО «Имтек», Россия), который смешивали с буфером и средой в соотношении 3:1, обеспечивающих запуск полимеризации по ходу печати. В качестве опорного (жертвенного) материала использовали желатин с концентрацией 12%, обеспечивающей состояние геля при комнатной температуре. Подача материала осуществлялась через иглы 21G. Параметры печати: высота слоя - 386 мкм, скорость печати - 5 мм/с, выход материала - 150%, плотность заполнения - 60%. Результаты. Для создания модели щитовидного хряща были использованы снимки в формате DICOM. Обработку модели и ее модификацию для печати двумя материалами проводили посредством FreeCAD версии 0.17. После получения модели в формате сетки (mesh), она была переведена в твердое тело и вручную выровнена по основанию. Поскольку полученная модель гортани имеет сложную геометрию, её печать без использования опоры была невозможна. Опора являлась своеобразным временным фундаментом для печатаемого изделия и таким образом каждый следующий слой ложился на предыдущий, что позволяло модели не потерять необходимую форму. Для оптимизации процесса печати (время печати, количества материала) часть скаффолда из желатина располагали только в местах, где коллаген не имел точки опоры (предыдущий слой коллагена или печатный столик). Таким образом общий контур опоры из желатина и основной части скаффолда из коллагена был идентичен. После окончания печати конструкцию помещали в Ш2-инкубатор и в результате повышения температуры и изменения pH (за счет наличия среды) опорный материал удалялся, а коллаген стабилизировался. Выводы. В результате проведенного исследования был получен скаффолд щитовидного хряща гортани человека в масштабе 50% удовлетворительного качества, сохранявший форму после 24 часовой инкубации при 37°С.