Новый метод 3D-печати позволит создавать орган за несколько секунд

Сложная структура получается в ходе облучения лазером прозрачного гидрогеля.

Сложная структура получается в ходе облучения лазером прозрачного гидрогеля.
Фото Alain Herzog/2019 EPFL.

3D-печать живыми клетками – перспективный метод создания искусственных органов для испытаний лекарств или пересадки. Но часто она происходит слишком медленно, чтобы клетки выжили. Новый революционный метод позволяет создать сложную структуру вроде сердечного клапана за несколько секунд.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Advanced Materials группой во главе с Риккардо Левато (Riccardo Levato) из Утрехтского университета в Нидерландах.

Традиционные методы 3D-печати основаны на нанесении материала слой за слоем. Это медленный процесс, и создавать с его помощью большие органы трудно: клетки успевают погибнуть. Кроме того, таким способом непросто создать объект сложной формы. Это побуждает учёных искать другие подходы.

"В отличие от обычной биопечати – медленного, послойного процесса – наша технология является быстрой и предлагает большую свободу дизайна, не ставя под угрозу жизнеспособность клеток", – утверждает в пресс-релизе соавтор исследования Дэмиен Лотери (Damien Loterie) из Федеральной политехнической школы Лозанны.

Исследователи используют для создания объёмного органа вращающуюся прозрачную трубку, заполненную биосовместимым гидрогелем. Этот гидрогель содержит внутри себя стволовые клетки.

В процессе создания формы будущего органа в нужных местах гидрогель облучается лазером. Под действием света вещество затвердевает. Так можно создать любой сложный трёхмерный объект с полостями за время от нескольких секунд до нескольких десятков секунд. При этом выживает более 85% стволовых клеток.

Добавляя впоследствии в полученную структуру клетки эндотелия, биологи инициируют в искусственном органе рост кровеносных сосудов.

Пока учёные при помощи нового метода биопечати смогли создать конструкции размером в несколько сантиметров. Этого, конечно, мало для полноценного органа, но вполне достаточно для имплантата. Так, авторы напечатали функциональный клапан, имитирующий сердечный.

Кроме того, они анатомически правильно воспроизвели часть бедренной кости, включая губчатую костную ткань с её сложной структурой и мениск.

Учёные надеются, что новый метод позволит создавать искусственные органы с беспрецедентной скоростью. Их можно будет использовать для испытания лекарств, а в перспективе – и для пересадки пациентам.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о другом методе скоростной 3D-печати органов. Также мы писали о напечатанных на 3D-принтере кровеносных сосудах и яичниках.