Проектирование каркасов и технологии их изготовления для тканевой инженерии: современное состояние и перспективы развития

В настоящее время специалисты по тканевой инженерии пытаются создать практически все ткани человеческого организма. К потенциальным продуктам тканевой инженерии относятся хрящ, костная ткань, клапаны сердца, нервная и мышечная ткань, мочевой пузырь, печень и другие органы и ткани. Методы тканевой инженерии обычно предусматривают использование пористого каркаса, который служит трёхмерным шаблоном для первоначального прикрепления клеток и последующего формирования ткани in vitro и in vivo. Каркас обеспечивает необходимую опору для прикрепления и пролиферации клеток, а также сохранения их дифференцированной функции. Его архитектура определяет окончательную форму вновь сформированной мягкой или твёрдой ткани. На ранних этапах развития тканевой инженерии для изготовления каркасов в основном рассматривались материалы, уже применяемые в клинике, такие как коллаген и полигликолид. Задача создания более совершенных каркасных систем заключается в размещении клеток и тканей в заданной трёхмерной конфигурации и подаче молекулярных сигналов в нужных пространственных и временных режимах, чтобы отдельные клетки росли и формировали требуемые тканевые структуры. При этом соответствующий процесс должен быть воспроизводимым, экономически эффективным и пригодным для масштабного производства. Цель настоящей работы — не дать общий обзор тканевой инженерии, а сосредоточиться на проектировании и изготовлении каркасов из синтетических полимеров. Обсуждаются свойства материалов и требования к конструкции каркасов. Представлен обзор различных технологий изготовления каркасов — от базовых и традиционных методов до более современных и инновационных подходов, объединяющих возможности проектирования и изготовления каркасов.