Скорость имеет значение, особенно когда дело касается заживления ран и регенерации тканей. Команда исследователей только что совершила прорыв в регенеративной медицине, разработав систему 3D-биопечати. который работает в десять раз быстрее, чем традиционные методы. И это только начало.
Проблема скорости в 3D-биопечати
3D-печать человеческих тканей всегда была невероятно медленным процессом. Уровень сложности: постройте карточный домик, связав руки за спиной. Основная проблема в том, что каждая ячейка должна быть расположена с точностью до миллиметра, и малейшая ошибка может их безвозвратно повредить.
Исследователи Penn State University они нашли действительно интересное решение. Профессор Ибрагим Озболат, возглавляющий исследование, догадался: вместо работы с отдельными клетками, почему бы не использовать небольшие «кластеры клеток», называемые сфероидами? Это эквивалент использования сборных блоков вместо отдельных кирпичей: в конце концов, сфероиды более точно воспроизводят клеточную плотность нашего тела.
Биопечать: технология, которая ускоряет будущее
Сердцем этой инновации является система под названием HITS-Bio (Высокопроизводительная интегрированная система изготовления тканей для биопечати).
Команда разработала набор из 16 сопел (4×4), которые перемещаются в трех измерениях, обрабатывая одновременно несколько сфероидов. Это похоже на то, как будто 16 хирургов-микроскопистов работают идеально синхронно. Эдакий промышленный робот для сборки автомобиля, но миниатюрный и бесконечно более точный.
Эта методика […] позволяет осуществлять биопечать тканей чрезвычайно быстро, намного быстрее, чем существующие методы, сохраняя при этом высокую жизнеспособность клеток.
Ибрагим Озболат, Penn State University
Результаты, которые говорят сами за себя
Цифры впечатляют. Блок объемом один кубический сантиметр, состоящий примерно из 600 сфероидов хрящевых клеток. выполняется менее чем за 40 минут. Раньше это занимало целые дни.
Лакмусовая бумажка? Эксперимент на крысе. Команда использовала HITS-Bio во время операции, чтобы напрямую нанести биочернила, обогащенные сфероидами, на рану черепа. С помощью технологии микроРНК для контроля экспрессии генов они прекрасно направляли сфероиды для трансформации в костную ткань.
D 1 см3 масштабируемой хрящевой ткани, напечатанной биочернилами и ~600 сфероидами.
К будущему печатных органов
Профессор Озболат и его команда не останавливается на достигнутом. Следующая цель еще более амбициозна: масштабирование технологии для создания более сложных тканей. Самая большая проблема? Включите печать кровеносных сосудов — важный элемент для создания трансплантируемых тканей.
Если они смогут преодолеть это препятствие, мечта о печати целых органов, таких как печень, или легкие станет реальностью. Благодаря биопечати у нас будет настоящая фабрика запчастей для человеческого тела, использующая вместо металла и пластика наши собственные клетки.
Исследование было опубликовано в журнале Природа связи (Я связываю это с вами здесь), и представляет собой гигантский шаг в будущее регенеративной медицины. Как сказал бы известный человек голограмма доктор из «Звездного пути»: «Пожалуйста, укажите характер неотложной медицинской помощи». Что ж, теперь мы могли ответить: «Ничего страшного, спасибо: принтер у нас есть».
