Новые биочернила помогут залатать дыру и напечатать органы внутри тела человека

Изображение трёхмерной сетки, имплантированной напрямую в мягкие ткани живого организма.

Изображение трёхмерной сетки, имплантированной напрямую в мягкие ткани живого организма.
Иллюстрация Terasaki Institute.

Учёные из США создали первые биочернила, с помощью которых печатать органы можно будет прямо внутри тела человека.

Сразу отметим, что ранее Вести.Ru писали о самых разных "биологически совместимых" чернилах, которые позволяли бы напечатать орган при помощи специального 3D-биопринтера. Обычно биочернила представляют собой некую несущую жидкость с живыми клетками и факторами роста. Последние вещества помогают клеткам освоиться в будущем каркасе органа, начать размножаться и выстраиваться в нужные структуры.

Чаще всего несущая жидкость отверждается каким-либо излучением (обычно ультрафиолетом) слой за слоем, а каркас органа со временем удаляется. Однако внутри тела живого существа УФ-лучами орудовать не получится, это опасно для клеток и тканей.

Есть и другая проблема: получающиеся объёмные органы можно будет внедрить в организм только в ходе хирургического вмешательства, а для этого нужно будет сделать большие разрезы на теле пациента. Между тем многие операции сегодня делают через небольшие проколы на коже, что снижает как риск заражения, так и время восстановления пациента. Было бы здорово иметь возможность также "незаметно" внедрить новый орган на место старого.

Важный шаг к реализации такого сценария сделали исследователи сразу из нескольких институтов США. Специалисты из таких областей как химическая инженерия и 3D-печать создали первые биочернила, которые позволят создавать основу любого органа внутри тела человека.

Пока, впрочем, учёные продемонстрировали лишь возможность "залатать" какой-либо орган. Через прокол внутрь тела в организм внедряется роботизированное сопло, которое может двигаться и создавать из биочернил сетку, похожую на заплатку.

В ходе экспериментов сопло сначала протыкало один край латаемого органа и выпускало одну большую каплю биочернил (создавая своего рода первый якорь), затем вытягивало волокно, идущее к другому краю, там снова выпускалась капля (второй якорь), а затем новая "нитка" отправлялась в сторону первого "берега". Сегодня мало кто знаком с процессом заштопывания дыр, но именно так поступали наши бабушки и дедушки, если хотели залатать дырку в одежде, колготах или носке.

Изображение трёхмерной сетки, имплантированной в мягкие ткани живого организма.

Что важно, такую печать новыми биочернилами можно проводить при температуре тела человека (37 °C). Кроме того, жидкость затвердевает под воздействием обычного (видимого) света.

Учёные опробовали свой метод и показали, что в биочернилах на протяжении 21 дня выживает 71-77% клеток. Также получаемая сетка демонстрирует необходимые механические свойства.

В будущем такую сетку можно будет использовать, например, как каркас будущего органа. В более близкой перспективе использование биочернил для закрытия отверстий в органах, например, таким образом можно было бы "заштопать" стенку разорвавшегося сосуда или починить протрузию межпозвонкового диска. Кроме того, из новых биочернил можно создать сетку, которая бы остановила развитие грыж в теле человека.

Статья с подробным описанием разработки вышла в научном журнале Biofabrication.

Ранее Вести.Ru сообщали о первом опыте печати органа внутри тела мыши и биопринтере, ускоряющем восстановление мышечной ткани. Также мы рассказывали о методе биопринтинга, который позволит залечивать даже глубокие ожоги без образования рубцов.