Исследователи напечатали на 4D-принтере персонализированные «умные имплантаты» для лечения рака молочной железы

Jul 03, 2023

Уже открыты номинации на премию 3D Printing Industry Awards 2023. Кто является лидерами в области 3D-печати? Узнайте 30 ноября, когда победители в двадцати категориях будут объявлены во время церемонии награждения в Лондоне.

Исследователи из Королевского университета в Белфасте разработали персонализированные 4D-печатные имплантаты для лечения рака молочной железы. Говорят, что это первый случай использования 4D-печати для изготовления имплантатов рака молочной железы.

4D-печать — это, по сути, производство динамических 3D-печатных объектов из так называемых «умных материалов», которые могут изменять свои характеристики и морфологию. Эти изменения можно запрограммировать и точно предсказать, и они контролируются внешними стимулами, такими как изменения pH, температуры, влажности, света или магнитных полей.

Используя эту технологию, исследовательская группа создала многофункциональные грудные имплантаты, которые можно запрограммировать на изменение размера, чтобы они лучше вписывались в полость тканей пациента. Это позволяет добиться большей персонализации и улучшить эстетические результаты. Более того, имплантаты, напечатанные на 4D-принтере, также могут высвобождать химиотерапевтические препараты именно там, где они необходимы, защищая пациента от возвращения раковых клеток в пораженный участок.

«Впервые изготовив эти 4D-печатные имплантаты, полость молочной железы после операции можно будет покрыть имплантатом, который имитирует эластичность груди и обеспечивает лучшее лечение рака молочной железы, высвобождая химиотерапевтический препарат, который «защитит» «возвращение опухоли», — прокомментировал профессор Димитриос Лампроу, руководитель проекта и заведующий кафедрой биофабрикации и передового производства Фармацевтической школы Королевского университета в Белфасте.

Статья исследования опубликована в журнале Science Direct.

Лечение рака молочной железы с помощью 4D-печати

Это второй по распространенности вид рака в мире: ежегодно возникает более 2,3 миллиона случаев рака молочной железы, при этом около 30% заболевших умирают от этой болезни.

Органосохраняющая хирургия является основной стратегией лечения рака молочной железы на ранней стадии, однако с этим методом лечения обычно связаны локальные рецидивы рака и потеря тканей молочной железы. Кроме того, использование лучевой терапии и системной терапии, хотя и увеличивает шансы на выживание пациента, приводит к увеличению продолжительности лечения и неприятным побочным эффектам. Команда Королевского университета утверждает, что разработала привлекательную альтернативу этим методам.

Учитывая гетерогенность между людьми и опухолями, исследователи утверждают, что «подход, ориентированный на пациента, имеет основополагающее значение» для лечения рака молочной железы. Именно здесь на помощь приходит аддитивное производство. Исследователи утверждают, что 4D-печать дает возможность улучшить лечение рака молочной железы за счет разработки «умных имплантатов».

Используя инструмент проектирования Tinkercad 3D CAD и 3D-биопринтер Cellink Bio X, исследовательская группа изготовила грудные имплантаты из смеси натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (CMC) и нанокристаллов целлюлозы (CNC). Имплантаты также были загружены доксорубицином (DOX), распространенным химиотерапевтическим препаратом, который затем можно было доставлять концентрированным и целенаправленным образом, чтобы снизить вероятность возвращения рака.

«Химиотерапия играет решающую роль в лечении рака молочной железы, но она связана с тяжелыми побочными эффектами», — объяснил доктор Ниам Бакли, преподаватель Фармацевтической школы и ответственный за оценку имплантатов in vitro. «Использование такой технологии, которая позволяет концентрированно доставлять лекарство именно туда, где оно необходимо, может помочь сделать лечение более эффективным и добрым».

Исследователи также отметили, что магнитно-резонансная томография (МРТ) или компьютерная аксиальная томография (КТ) могут использоваться для настройки имплантата в соответствии с потребностями пациента. Более того, после имплантации «умное устройство», напечатанное на 4D-принтере, может расширяться, чтобы лучше соответствовать телу пациента. Это изменение размера и формы происходит как реакция на интерстициальную жидкость пациента (жидкости, заполняющие промежутки между клетками), обеспечивая дополнительный уровень настройки в зависимости от профиля пациента.