Специалисты создают искусственные органы и ткани, которые можно использовать для разработки и тестирования новых лекарств, восстановления поврежденных тканей и даже замены целых органов в организме человека. Но современные технологии не позволяли создать сложные формы и добиться достаточной жизнеспособности внедренных клеток.
Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны, Швейцария, и Медицинского центра Утрехтского университета, Нидерланды, разработали метод быстрой печати структур со сложной конфигурацией в гидрогеле со стволовыми клетками.
Полая модель легочной артерии мыши. Источник: Alain Herzog, EPFL.
Полученную ткань можно затем васкуляризировать, добавив эндотелиальные клетки. Методика позволит специалистам клеточной инженерии быстро создавать качественно новые персонализированные и функционирующие органы.
Печать бедренной кости или мениска
Чтобы создать ткань, исследователи освещают лазером вращающуюся трубку, заполненную гидрогелем со стволовыми клетками. Ткань создается за счет фокусировки световой энергии в определенных участках, которые затем затвердевают. Через несколько секунд появляется сложная трехмерная фигура, подвешенная в геле. Этот процесс практически не оказывает влияния на стволовые клетки в гидрогеле. Далее исследователи вводят эндотелиальные клетки для васкуляризации ткани.
Авторы продемонстрировали, что таким образом можно создать тканевую конструкцию длиной в несколько сантиметров – это является клинически значимым размером. В качестве примера были напечатаны сердечный клапан, мениск и часть бедренной кости с анатомически сложной формой. Они также смогли создать взаимосвязанные структуры.
В отличие от обычной биопечати – медленного послойного процесса – данная технология быстра и обеспечивает большую свободу дизайна, не ставя под угрозу жизнеспособность стволовых клеток.
Репликация человеческого тела
Работа исследователей – настоящий прорыв в трехмерной печати. Характеристики человеческой ткани в значительной степени зависят от сложной внеклеточной структуры, и возможность воспроизводить эту сложность может привести к ряду реальных клинических применений. Используя эту технику, лаборатории могут массово производить искусственные ткани или органы с беспрецедентной скоростью. Это очень важно для испытания новых препаратов in vitro и поможет отказаться от тестирования на животных, а также снизит затраты.
Авторы пишут, что разработанный ими метод по своей сути масштабируем для массового производства и может быть использован для производства широкого спектра моделей клеточных тканей, медицинских устройств и персонализированных имплантов.
Исследователи планируют расширить спектр применения данной инновационной техники.
Статья P. N. Bernal et al. Volumetric Bioprinting of Complex Living Tissue Constructs within Secondsопубликована в журнале Advanced Materials.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам EPFL News:
Bioprinting complex living tissue in just a few seconds.
