Прорыв в реконструктивной хирургии: вместо жира — синтетический композит

Ученые уверены, что инновация откроет новые горизонты в пластике
  1. Екатерина Третьяченко

Команда пластических хирургов и ученых-биоинженеров сделала важный шаг вперед в лечении общей клинической проблемы утрачивания мягких тканей. Они изобрели синтетический заменитель, который стимулирует рост мягких тканей и кровеносных сосудов. Новый материал сохраняет свою форму, не обладает чрезмерной плотностью. Этим он выгодно отличается от современных наполнителей, которые имеют тенденцию быть либо слишком мягкими, либо недостаточно пористыми, чтобы позволить клеткам двигаться и начать «отращивать» ткань. Отчет об этой работе опубликован сегодня в издании Science Transal Medicine.

Сашанк Редди

«Как пластический хирург, я каждый день вижу пациентов, которые утрачивают мягкие ткани — кожу, жир и мышцы — из-за рака, травмы или других состояний. В настоящее время наши возможности ограничены имплантатами, которые могут вызывать фиброз и другие проблемы, или же донорскими тканями из других частей тела, что также может вызвать негативную деформацию», — говорит Сашанк Редди, доктор медицинских наук, ведущий практику в области пластической и реконструктивной хирургии в Медицинской школе Университета Джона Хопкинса.

Джастин Сакс

«Природа не терпит пустоты, и дефекты мягких тканей приводят к деформации, а затем превращаются в шрамы. Чтобы устранить эти несовершенства, мы часто пересаживаем жир из одной части тела в другую с помощью липофилинга. Метод не всегда успешен, поскольку часто половина трансплантированного жира погибает после его пересадки, и трудно предсказать, насколько хорошо эти процедуры сработают в каждом конкретном случае», — продолжает Джастин Сакс, доктор медицинских наук, вице-председатель по клиническим операциям и профессор по пластической и реконструктивной хирургии в Медицинской школе Университета Джона Хопкинса.

Несколько лет назад хирурги Редди и Сакс обратились к доктору Хай-Куан Мао с просьбой разработать материал, который позволил бы им проводить менее инвазивные операции для восстановления утраченных мягких тканей. Они хотели найти лучший способ помочь пациентам, избегая при этом распространенных рисков хирургического вмешательства.

Хай-Куан Мао

«Это была интересная проблема для решения с инженерной точки зрения», — говорит Хай-Куан Мао, доктор философии, профессор материаловедения и инженерии. Специалист является заместителем директора Института нанобиотехнологии при Университете Джона Хопкинса.

«Как правило, гелеобразный материал, который является достаточно пористым для распространения внутри клеток, слишком мягок, чтобы удерживать свою форму, а материал, который способен сохранять свою форму при помещении в корректируемые участки мягких тканей, наоборот, слишком плотен для клеток, чтобы позволить им врастать. Нам действительно нужно было синтезировать новый материал, который будет мягким и пористым, но эластичным — почти как жировая ткань или желе», — поясняет Хай-Куан Мао.

Первый этап: изучение всех свойств жира

Поскольку жир часто используется в качестве наполнителя во время реконструктивных операций, команда начала свою работу с изучения структуры и физических свойств жира. Они использовали настоящий человеческий жир, а также животный жир, и измеряли все его параметры — насколько он эластичен, степень его вязкости и упругости. Они также исследовали его микроскопическую структуру, состоящую из крупных клеток, сгруппированных вокруг фиброзного матрикса — внеклеточного матрикса — который придает форму и стабильность жировой ткани. Получив эти измерения, они начали экспериментировать.

Исследователи пришли к выводу, что материал должен быть безопасным и хорошо восприниматься организмом, поэтому они начали с так называемого гидрогеля, изготовленного из гиалуроновой кислоты, естественного компонента внеклеточного матрикса организма. Кроме того, гиалуроновая кислота уже используется в более чем 90% косметических филлеров. Однако один гидрогель сам по себе не способен держать форму, сохраняя пористость, говорит Мао; скорее, материал будет слишком легко деформироваться в месте введения в теле. По этой причине американцы добавили еще один материал в гидрогель, чтобы придать ему некоторую жесткость. Исследовательская группа обратилась к волокнам поликапролактона (PCL), которые применяются в некоторых рассасывающихся нитях.

Исследователи добавили в гидрогель волокна поликапролактона, чтобы придать композиту некоторую жесткость

«Эти волокна составляют примерно одну сотую диаметра человеческого волоса, но даже при таком размере мы понимали, что должны были ограничить количество используемого материала. Если его будет слишком много, то полученный материал получится слишком толстым для введения инъекции», — объясняет возглавлявший этот проект доктор наук Рассел Мартин, научный сотрудник в области материаловедения и инженерии в Университете Джона Хопкинса. В итоге хирурги и биоинженеры разбили волокна на маленькие части, смешали их с гидрогелем и посредством химической реакции заставили волокна соединиться с гидрогелем в целях образования так называемого композита.

Чтобы композит работал так, как ожидалось, он должен соответствовать жесткости окружающей ткани, но при этом быть достаточно пористым, чтобы клетки в этой ткани могли двигаться. Поэтому группа сначала провела эксперименты с выращенными в лаборатории клетками кровеносных сосудов человека и жировыми стволовыми клетками, чтобы выяснить, какие условия будут благоприятствовать клеткам проникать в композит для их роста. Исследователи сравнили чистый гидрогель с новым композитным материалом, оба имели одинаковый уровень жесткости. В ходе эксперимента выяснилось, что клетки не могли проникать в чистый гидрогель, зато в композитный материал клетки не только перемещались — они также образовывали сети, похожие на кровеносные сосуды.

Опыты подтвердили результат

Исследовательская группа в Медицинской школе Университета Джона Хопкинса

«Мы обнаружили, что нановолокна в композите хорошо распределялись и создали структуру, похожую на строение клеток жира, так что это действительно обнадеживает», — говорит Редди. Затем врач проверили композит, введя его под кожу крысам. В течение нескольких недель у крыс, которым инъецировали разработанный материал, развивались новые кровеносные сосуды внутри пересаженного композита, тогда как у крыс, которым инъецировали только гидрогель, не было значительного образования кровеносных сосудов. Похожий положительный результат продемонстрировали и опыты на кроликах.

«Мы очень рады созданию этого материала, так как он обеспечивает хорошую основу для других видов исследований и применения в будущем», — радуется доктор Редди.

«Как инженеры, мы обычно придумываем что-то, а затем пытаемся заставить людей использовать это на практике. В этом случае потребность пришла от пациентов и хирургов, мы решили задачу и теперь находимся на пути к возвращению найденного решения в клинику. В каком-то смысле мы прошли полный круг», — говорит Мао.

Команда надеется протестировать этот композит у пациентов с дефицитом мягких тканей в течение года.

Также читайте на эту тему
Бум пластической хирургии в Южной Корее
Ирина Веснина
Бум пластической хирургии в Южной Корее: стремление быть «выше нормы» Сегодня Южная Корея считается «столицей пластической хирургии» в мире, и в ней насчитывается самое большое количество косметических процедур на душу населения в мире...
Как убрать второй подборок?
Ольга Григорьева
Как убрать второй подборок: максимум возможностей Второй подбородок — не то, чем хочется гордиться. Он портит настроение и фотографии крупным планом, когда нужно искать позу, чтобы не выдать свой нечеткий овал лица...
Кристина Левина
«Болезнь грудных имплантатов»: реальность или заблуждение? Форумы сайтов, посвященных пластической хирургии, полны не только фотоотчетами довольных пациенток и их отзывами о работе оперирующего доктора...
Идеальная внешность и последствия погони за ней
Олег Кильдишев
Идеальная внешность и последствия погони за ней Что думает отдельно взятый психолог о тюнинге внешности?
11 звезд, которым не стыдно за пластические операции
Ольга Григорьева
11 звезд, которым не стыдно за пластические операции Знаменитости стали более откровенны в своих решениях и возобновляют разговор с публикой. Они готовы рассказать о том, как меняли свою внешность!
Россия  в топ‑15 стран мира по числу пластических операций
Елена Назарова
Россия вошла в топ‑15 стран мира по числу пластических операций В нашей стране своим внешним видом неудовлетворены 70% женщин и 63% мужчин.
Так ли важен размер?
Ольга Веснина
Пластика мужских гениталий: так ли важен размер? Если верить исследованиям, то свыше 95% в области мужской генитальной хирургии были проведены по эстетическим причинам.
Белла Хадид  до и после пластических операций
Ирина Веснина
Как менялась Белла Хадид? Супермодель отрицает пластические операции, но фотографии доказывают обратное.
Тенденции в современной эстетической хирургии
Ольга Григорьева
Профилактика, а не ремонт: миллениалы за раннюю пластику Молодое поколение не ждет старости, а обращается за услугами специалистов при первых признаках увядания кожи.