Вчені надрукували тканини і органи в гідрогелевій «ванні»

Замість «будівельних лісів», які підтримують структуру бажаного органу або тканини, вчені з США використовували гідрогелеві кульки, всередині яких друкується штучний орган. Такі тимчасові «ванночки» дозволяють надрукованим клітинам легко з'єднуватися без додаткового каркаса, повідомляється на сайті Іллінойського університету в Чикаго. Стаття з результатами опублікована в журналі Materials Horizons.

"Будівельні ліси" для друку клітин допомагають отримати штучний орган або тканину потрібної структури і форми. Однак ця підтримка часто дорого обходиться. В кінцевому рахунку каркас повинен зруйнуватися і зникнути, але це не завжди відбувається вчасно: розкладання каркаса може статися раніше або пізніше того моменту, коли орган повністю дозріє. До того ж іноді побічні продукти цього руйнування можуть бути токсичними. Ще один мінус « "ліси" можуть заважати розвитку міжклітинних зв'язків, які важливі для формування функціональних тканин.

Команда вчених з Іллінойського університету в Чикаго знайшла альтернативу. Тепер біологічні «чорнило» для 3D-друку складаються тільки з стовбурових клітин – клітин, які можуть трансформуватися в будь-які клітини організму, – без будь-яких допоміжних домішок. Домогтися ж потрібної структури органу або тканини допомагає «ванна» з гідрогелевих кульок мікронного масштабу. Сопло принтера – його «чорнильне перо» – «протикає» кульки і друкує клітини прямо всередині них. При цьому гідрогель не пручається руху сопла: "перо" рухається в речовині як в киселі. Гелеві кульки підтримують клітини під час друку, утримують їх на місці і зберігають їх форму.

Коли процес друку закінчиться, гідрогелеві кульки піддаються впливу ультрафіолетового світла, який зшиває кульки разом, фактично заморожуючи їх. Це дозволяє друкованим клітинам з'єднуватися один з одним, дозрівати і рости в стабільній структурі. Речовина, яка омиває клітини, легко перетікає через зшиті гелеві кульки. При необхідності його можна замінити новою партією, щоб забезпечити клітини свіжими поживними речовинами і видалити відходи, вироблені клітинами. Гранули гідрогелю можна видалити, злегка струснувши, або почекати, поки вони зруйнуються самі - і проконтролювати цей процес.

Автори нової технології надрукували хрящ вуха і маленьку копію стегнової кістки (розміром з гризуна) у ванні з гідрогелевих намистин. Клітини, які вони друкували, були здатні утворювати стабільні зв'язки через спеціалізовані білки.

«Вперше конструкції, що складаються тільки з клітин, можуть бути надруковані у складних формах, які складаються з клітин різних типів, без носія гідрогелю або традиційного каркаса. Ми продемонстрували, що клітинні структури можуть бути організовані і зібрані за допомогою цієї стратегії», – говорить керівник дослідницької групи, професор Ебен Альсберг (Eben Alsberg).

Новий метод допоможе в майбутньому отримати більші функціональні тканини, які можуть бути корисні для тканинної інженерії, регенеративної медицини, скринінгу ліків. Їх також можна буде використовувати в якості моделі для вивчення біології розвитку.