Лента TH Новости Биоинженерия



Прорыв в 3D-биопечати

∴ 215

3D-биопринтером сейчас никого не удивишь. Но такие устройства могут работать только в специальной среде. Или нет?

1571

В результате долгой работы, команда ученых UCLA под руководством биоинженера Али Хадемхоссейни разработала новую технологию печати сложных биоматериалов с использованием нескольких органических структур. Используя специально модифицированный 3D-принтер, ученые планируют производство биоматериалов по запросу.

Трансплантация органов и другие усовершенствованные методы лечения тканей сталкиваются с одной проблемой. Есть только конечное число доноров органов или источников биоматериалов. Но даже если орган найден, то возникает вопрос совместимости.

В идеальном варианте биоинженеры хотят отойти от обычных источников и начать выращивать органы и ткани в лабораторных условиях. Это не только предоставит медицинскому сообществу неограниченный запас здоровых, стерильных материалов, но также позволит врачам и хирургам получать биоматериалы с особыми спецификациями.

Беда в том, что живая ткань невероятно сложна. Она включает в себя различные типы клеток, кровеносных сосудов, нервов и механических структур. Попробуйте вырастить сердце в чашке Петри, смешав клетки сердечной мышцы с питательными веществами. В результате вы получите комок клеток, которые быстро перестанут делиться.

Альтернативой является создание каркаса из биосовместимого материала, такого как гидрохлор, поли (этиленгликоль) диакрилат (PEGDA) и желатин метакрилоил (GelMA). Это строительные леса, которые имитируют структуру живой ткани. Лучшая аналогия – хрящ в теле младенца. Когда ребенок только появился на свет, большая часть его скелета состоит из хрящей. Но по мере его роста и созревания, хрящи заменяются костной тканью. В искусственную ткань вводятся стволовые клетки, которые растут на этих строительных лесах и постепенно заменяют их.

Один из способов создания лесов – стереолитография. Это процесс на основе света, в котором гидрогель, смешанный с стволовыми клетками, укладывается на трехмерный принтер. А дополнительный луч света вызывает образование молекулярных связей и упрочнение геля.

Биопринтер UCLA, разработанный Хадемхоссейни, основан на этой технологии, но также включает в себя микро-жидкий чип. На устройстве расположено несколько резервуаров, поэтому оно может печатать несколькими биоматериалами одновременно. Устройство также включает микроусилитель, состоящий из массива зеркал, которые движутся независимо друг от друга.

Согласно UCLA, автоматические зеркала создают специальный узор для каждого слоя объекта. В настоящее время принтер использует четыре «био-чернила», но их количество можно увеличить.

До сих пор принтер использовался для создания простых форм, трехмерной печати моделей мышечной ткани и мышечно-скелетных соединительных тканей, а также искусственных опухолей в комплекте с кровеносными сосудами. Кроме того, раковые структуры были имплантированы крысам (без отклонений) для изучения влияния опухолей.

Ткани представляют собой удивительно сложные структуры, поэтому для создания их искусственных версий, которые функционируют должным образом, нам необходимо воссоздать всю их сложность. Наш новый подход предлагает способ создания сложных биосовместимых структур из разных материалов.Глава исследования, биоинженер Али Хадемхоссейни

Филипп Дончев