Напечатанная жизнь: ученые создали прототип искусственных кровеносных сосудов
Им удалось создать гибкие трубчатые структуры, способные покрываться живыми клетками и сохранять при этом необходимую прочность для работы в условиях деформации.
Поскольку болезни сердца остаются главной причиной смертности во всем мире, потребность в синтетических кровеносных сосудах для замены поврежденных и нарушенных сегментов кровеносной системы нашего организма является как никогда актуальной. Группа специалистов из лаборатории биофабрикации Центра регенеративной медицины Утрехта (ЦРМУ), Нидерланды, попыталась усовершенствовать существующие методы путем внедрения технологий 3D-печати, в частности, дополнив перспективный метод, известный как объемная биопечать, еще одной дополнительной техникой, пишет New Atlas.
В Фокус.Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и увлекательные новости из мира науки!
Объемная биопечать, в двух словах, использует свет для вырезания структур в геле, наполненном клетками. Он работает в быстром темпе, обеспечивая выживание клеток на протяжении всего процесса. Однако из-за присущей гелю мягкости конечный продукт получается довольно хрупким. Кровеносные сосуды должны выдерживать значительные нагрузки, поэтому голландские ученые обратились к другой процедуре — электрографированию расплава. Электропечать расплавом — это метод 3D-печати, позволяющий создавать сложные и прочные конструкции путем расплавления мельчайших нитей биоразлагаемого пластика. Однако проблема заключается в том, что живые клетки не могут выдержать требуемое тепло, что делает их участие в процессе нецелесообразным.
Столкнувшись с этим препятствием, команда из ЦРМУ использовала электроплавление расплава для создания трубчатых строительных лесов. После охлаждения этих структур команда ввела богатый клетками гель из объемного биопринтера и обнаружила, что они могут быть успешно размещены внутри или по обе стороны эшафота.
"Точность была ключевым фактором в этом процессе. Мы должны были убедиться, что каркас расположен точно посередине флакона, — объясняет первый автор Габриэль Грессбахер. — Любое отклонение привело бы к смещению объемной печати. Однако мы добились идеального выравнивания, напечатав каркас на оправке, которую мы установили на флакон".
В итоге их упорная работа привела к созданию прототипа сосуда, состоящего из каркаса, двойного слоя стволовых клеток и слоя эпителиальных клеток, выстилающих внутреннюю поверхность трубки. Ученые также создали более сложные сосуды с разветвленной структурой, а также венозные клапаны, способные контролировать направление кровотока.
Команда считает, что эта структура может и дальше имитировать естественные кровеносные сосуды, если по всей ее длине будут проделаны мельчайшие отверстия, имитирующие проницаемость настоящих сосудов.
"Это исследование было доказательством концепции, — сказал Грессбахер. — Теперь нам необходимо заменить стволовые клетки на функциональные клетки, которые образуют настоящий кровеносный сосуд. Это подразумевает введение мышечных клеток и фиброзной ткани вокруг эпителиальных клеток. Наша текущая цель — напечатать полностью функционирующий кровеносный сосуд."
Ранее Фокус писал о том, что ученые разработали способ 3D-печати внутри человеческого тела. Группа инженеров разработала крошечную гибкую роботизированную руку, предназначенную для 3D-печати материала непосредственно на поверхности органов внутри тела живого человека.
Также Фокус писал о новой революционной технологии 3D-биопечати. Это приблизило мир к моменту, когда искусственные ткани и органы смогут создаваться с точностью скальпеля хирурга.