Матричні клапті в пластичній хірургії

Реконструкція великих дефектів м'яких тканин, викликаних пухлиною або травмою, досі залишається актуальною проблемою для пластичної хірургії. Префабрикація клаптів, тобто створення їх із зроблених на замовлення тканин – одне з недавніх досягнень в реконструктивній хірургії, що дозволяє створювати клапті із складною поверхнею або особливими функціональними властивостями, наприклад довгостроковою стабільністю.

За допомогою нещодавно розроблених хірургічних і консервативних методик лікування (наприклад, тривала вакуумна терапія) і можливостей, наданих тканинною інженерією (клітинні культури, створення тривимірного матриксу, цитокіни тощо), наука на сьогодні досягла ряду великих технічних успіхів. В першу чергу, це створення основи для префабрикації «під замовлення» тривимірних аутологічних клаптів для реконструкції втрачених тканин.

М. Ейземанн-Кляйн і Д. Нейханн-Лоренц показали, що місцеве застосування негативного тиску на якийсь час префабрикації клаптя допомагає понизити частоту інфекційних ускладнень і тканинних некрозів. Проте, незважаючи на те що кровообіг у клапті покращується, процес префабрикації при цьому може затримуватися. Одночасне використання аутогенних і алопластичних матеріалів, наприклад, титанової або полілактидної основи, такої, що розсмоктується, відкриває інші перспективи в цій сфері.

З іншого боку, отримані експериментальні дані по індукції осьового кровообігу в біоінженерних тривимірних конструкціях дають надію на подальші успіхи в оптимізації створених на замовлення клаптів і зведення до мінімуму дефекту у донорській ділянці.

Клінічні випробування префабрикованих клаптів, як вільних, так і на ніжці, для часткової реконструкції у пацієнтів з дефектами тканин голови і шиї підтвердили експериментальні дані, отримані при створенні осьового кровообігу за допомогою артеріовенозних анастомозів на тваринах (рис. 20.4).

Завдяки досягненням в галузі культивування клітин практично усі типи тканинних елементів сьогодні можуть бути отримані у великій кількості in vitro, разом з тканинноспецифічними клітинами. Сьогодні зусилля учених сфокусовані на культивуванні плюрипотентних клітин, з яких можна отримати різні типи тканин. Окрема підгрупа таких клітин-попередників, так звані мезенхімальні стовбурові клітини, представляє особливий інтерес. Незважаючи на те що вони були уперше виділені в 1975 році, тільки у 1994 році вдалося встановити, наскільки важливу роль вони грають в підтримці гомеостазу і регенерації усіх типів тканин.

Протягом останніх десяти років бурхливо росте і виробництво біоматеріалів. Ще за часів становлення цієї галузі науки учені зрозуміли, що ключовим елементом успіху при створенні матриксу є його взаємодія з навколишньою тканиною на клітинному рівні. За допомогою технології суррогатів сьогодні виробляється широкий ряд біоматеріалів для будь-яких цілей, але особлива увага приділяється тканинній інженерії кістки.

Поверхневі властивості біоматеріалів мають величезний вплив на диференціювання і зростання клітин. Додавання чинників зростання стимулює розмноження і диференціювання клітин хазяїна. Наприклад, так діють кісткові морфогенетичні білки, що посилюють остеогенез. Поверхневий склад і властивості біоматеріалів модифікуються, щоб посилити специфічну адгезію клітин або, навпаки, подавити її. Прикладом є біосинтетичні судини, що посилюють ендотеліальне зростання і одночасно пригнічують адгезію тромбоцитів. Їх геометрична будова і пористість були модифіковані для найкращого зростання клітин – оптимальний діаметр пір виявився рівним 200-900 мкм.

Для управління цими взаємодіями дослідники зосередилися на ефективнішому застосуванні чинників зростання і біоактивних білків. Найвище досягнення сучасних технологій – створення клітин і матриксу, здатних до синтезу власних чинників зростання.

Більшість біоматеріалів з культивованими клітинами мають малий коефіцієнт відношення об’єму до поверхні, і їх успішна трансплантація можлива тільки в зону з багатим кровопостачанням, іншими словами, можна пересаджувати тільки маленькі трансплантати і тільки здоровим реципієнтам. В цьому випадку матрикс швидко проростає новоутвореними капілярами місцевої судинної мережі, що забезпечує функціональну взаємодію трансплантата з оточуючими тканинами і гарантує його біоінтеграцію.

Попередні результати, свідчать про те, що преваскуляризація матриксу за допомогою артеріовенозної петлі значно підвищує міру виживання повторно трансплантованих клітин. Більше того, ангіогенні чинники зростання, такі як ендотеліальний судинний чинник зростання і основний чинник зростання фібробластів, істотно посилюють і прискорюють ангіогенну реакцію.

Перенесення моделі на великих тварин і збільшення площі тканинних дефектів, що вимагають заміщення преваскуляризованими трансплантатами, покаже, наскільки ефективна преваскуляризація для клінічного застосування. Поєднання клінічного досвіду префабрикації за допомогою вакуумної методики і перших результатів застосування біоінженерних трансплантатів з осьовою васкуляризацією відкриє нові перспективи для заміщення втрачених тканин.