Биоинженерная макрокапсула: принцип действия и уникальные особенности
Ученые Сибирского государственного медицинского университета (СибГМУ) представили биоинженерную экстраваскулярную макрокапсулу — устройство, способное культивировать клетки внутри живого организма. Конструкция крепится к сосудисто-нервному пучку, изолируя имплантированные клетки от окружающих тканей, но при этом обеспечивая их питанием за счет процесса васкуляризации (формирования новых кровеносных сосудов).
Почему васкуляризация — ключ к успеху?
Без постоянного притока кислорода и питательных веществ клетки погибают уже через несколько часов. Уникальность макрокапсулы СибГМУ в том, что её дизайн стимулирует рост сосудов непосредственно в конструкцию. Это стало возможным благодаря использованию PCP/PVP-мембран, разработанных в Томском политехническом университете (ТПУ).
«Ранние аналоги таких капсул часто сталкивались с проблемой отторжения или недостаточной интеграции с организмом. Наша технология решает эти вопросы за счет комбинации инновационных материалов и точной биоинженерной конструкции», — подчеркивает Егор Зиновьев, исследователь лаборатории СибГМУ.
Технология создания мембран: секрет от Томского политеха
Что такое PCP/PVP-мембраны?
PCP (поликапролактон) и PVP (поливинилпирролидон) — это биосовместимые полимеры, которые формируют пористую структуру, идеальную для прорастания клеток и сосудов. Производятся они методом электроформования: под высоким напряжением полимерные волокна «вытягиваются» в нановолокна, создавая тонкие, но прочные мембраны.
Преимущества электроформования:
- Высокая точность структуры.
- Возможность контролировать плотность и диаметр пор.
- Экологичность процесса (минимум химических реагентов).
Именно эти свойства делают мембраны ТПУ идеальными для медицинских имплантов. «Материал не вызывает иммунного ответа и постепенно биодеградирует, заменяясь естественными тканями организма», — поясняют в пресс-службе ТПУ.
Эксперименты на животных: доказанная эффективность
Для тестирования макрокапсулы ученые выбрали крыс линии Wistar — стандартную модель в доклинических исследованиях. В течение 4 недель наблюдалось активное прорастание сосудов в конструкцию, что подтвердили гистологические анализы.
Результаты исследований:
- Полная интеграция капсулы с организмом через 14 дней.
- Отсутствие воспалений или отторжения.
- Формирование сети капилляров внутри мембраны.
«Эти данные доказывают, что технология готова к переходу на следующий этап — испытания на крупных животных, например, свиньях», — комментирует Зиновьев.
Применение в медицине: от лечения диабета до персонализированных имплантов
Текущие возможности:
- Оценка биосовместимости материалов: макрокапсула позволяет тестировать новые полимеры in vivo, сокращая время доклинических исследований.
- Выращивание тканевых комплексов: например, кожи для пациентов с ожогами.
Будущие перспективы:
- Создание органоидов поджелудочной железы для пациентов с диабетом I типа.
- Реконструктивная хирургия: восстановление хрящей, костей или нервов после травм.
- Персонализированная медицина: использование собственных клеток пациента для выращивания имплантов, что исключит риск отторжения.
«Представьте: вместо донорского органа пациент получит выращенный в его организме “запасной” тканевый комплекс. Это снизит зависимость от трансплантаций», — отмечают в СибГМУ.
Национальное признание и планы развития
Проект занял первое место на Всероссийском форуме ХимБиоSeasons2025, что подтвердило его научную и практическую значимость. Исследования ведутся в рамках программы «Приоритет-2030», направленной на поддержку прорывных технологий в российских вузах.
Что дальше?
- Расширение лабораторных мощностей: закупка микрофлюидных систем для работы с 3D-клеточными моделями.
- Коллаборация с промышленными партнерами для масштабирования производства мембран.
- Подача заявок на международные патенты.
«Уже через 5 лет мы планируем начать клинические испытания на людях», — делится планами руководство СибГМУ.
