25.02.2014 | Наука

На 3D-принтере напечатали сложную ткань из трех типов клеток и кровеносных сосудов

Трёхмерная биопечать естественных тканей имеет массу практических применений: такой продукт можно использовать для тестирования лекарств или даже для воссоздания повреждённых органов у пациентов.

Тем не менее, технология пока далека от совершенства — произвести достаточно прочную живую структуру ещё не удавалось никому.

Теперь исследователи из Института Висс при Гарвардском университете демонстрируют новую методику 3D-печати живых тканей, позволяющую создать структуры с мелкими кровеносными сосудами из нескольких типов клеток. О своих достижениях они подробно рассказали в статье, опубликованной в журнале Advanced Materials.

Предыдущие попытки биопечати хоть и имели определённые успехи, но всё же были ограничены в толщине конечной ткани. При создании достаточно прочных толстых слоёв оказывалось, что клетки в нижних слоях лишаются кислорода и питательных веществ, а также возможности утилизировать отходы жизнедеятельности. Из-за этого часть клеток попросту отмирала.

Чтобы преодолеть эту проблему, гарвардские исследователи разработали три вида так называемых "биочернил", обладающих ключевыми ингредиентами живых тканей. В первом типе используется внеклеточный матрикс, соединяющий отдельные клетки в одну ткань, второй тип основан на комбинации внеклеточного матрикса и живых клеток.

Третий же тип не имеет ничего общего с природными структурами, зато служит ключевым вспомогательными элементом. Чернила обладают уникальными физическим свойствами. Они плавятся не при нагревании, а при охлаждении. После того, как эти чернила использовали для создания объединённой сети клеток, их можно охладить и тем самым расплавить. В жидком состоянии их становится легко удалить из ткани и оставить сеть полых трубок — открытую систему кровеносных сосудов.

Таким образом биоинженеры сымитировали ключевую характеристику живых тканей — где внутренние слои клеток поддерживают жизнедеятельность за счёт кровеносных сосудов, которые обеспечивают питание, снабжение кислородом и удаление отходов.

Как рассказывается в пресс-релизе, технологию успешно испытали, создав трёхслойную живую структуру из нескольких типов клеток и кровеносных сосудов, что приблизило искусственный аналог по сложности к человеческим тканям.

"Биоинженеры давно ждали подобного метода. Дополнение искусственной ткани кровеносными сосудами позволяет не только создать более плотные и толстые структуры для лабораторных тестов, но и облегчает в будущем задачу имплантации. Искусственные трубки можно будет подключать прямо к настоящим сосудам, что значительно упростит процесс адаптации ткани к организму", — рассказывает соавтор исследования и директор Института Висс Дональд Ингбер (Donald Ingber).

В ближайшее время команда учёных планирует "напечатать" такую биологическую ткань, которая имитировала бы свойства и характеристики ткани человека. Это пригодилось бы для точного тестирования лекарственных средств. В дальнейшем исследователи планируют адаптировать технологию под создание тканей для непосредственной имплантации.

ВестиRu