Хотя мы намного продвинулись в медицинских технологиях и донорстве, спрос на органы, глаза и ткани всё ещё намного превышает количество доноров. То, что казалось фантастикой всего пару лет назад, уже стало предметом исследования: распечатка тканей и органов. Немецкие учёные создали новые желатиновые биочернила, которые можно использовать в технологии 3D печати для создания искусственных тканей.

Исследователям Университета Межфазной Инженерии и Биотехнологий (МИБ) Фрауэнхофера в Штуттгарте, Германия, удалось разработать подходящие для 3D печати биочернила с матрицей натуральных тканей и живых клеток. Субстанция состоит из хорошо нам известного биологического материала: желатина, который получают из коллагена – главного составляющего натуральных тканей.

Учёные использовали свойства желатина для адаптации его биологических молекул к печати. В отличии от немодифицированного желатина, биочернила задерживают жидкость во время печати. Под воздействием ультрафиолетовых лучей биочернила отвердевают до образования гидрогеля. В полимерах содержится большое количество воды (как и в натуральных тканях), но они стабильны в водной среде и нагреваются до средней температуры человеческого тела (37°C – 98.6 градусов по Фаренгейту).

Исследователи могут контролировать модификации химической структуры биомолекул, так что полученные в результате гели имеют различную упругость. Таким образом, свойства натуральных тканей, от прочный хрящей до мягких жировых тканей, можно скопировать.

В Штутгарте ученым удалось запустить печать синтетического сырья для замены внеклеточной матрицы, например в затвердевающих до гидрогеля системах без субпродуктов, которые немедленно могут заполнить натуральные клетки.

«Сейчас мы упорно работаем над созданием «натурального» варианта. Хотя потенциал синтетического гидрогеля очень высок, нам предстоит ещё многое узнать о взаимодействии между искусственными субстанциями и клетками или натуральными тканями. Наш вариант на основе биомолекул обеспечивает клеткам естественную среду и поэтому может способствовать самоорганизации распечатанных клеток, формирующих функциональную модель тканей», объясняет доктор Кирстен Борчерз.

Принтеры лабораторий Штутгарта имеют много общего с обычными офисными принтерами: те же картриджи и форсунки. Разница видна только при внимательном изучении. Например, в нагревателе картриджа, с помощью которого устанавливается подходящая температура биочернил. Количество форсунок и резервуаров также меньше, чем в обычном принтере.

«Нам бы хотелось расширить зону взаимодействия Институтов Фрауэнхофер для одновременной печати различными чернилами различных клеток и матриц. Таким образом мы сможем приблизиться к воспроизводству сложных структур и различных типов тканей», рассказывает Борчерз.

На данный момент самая большая проблема для исследователей – это воспроизводство кровоснабжаемых тканей с собственной системой кровеносных сосудов, по которым поступают питательные вещества. МИБ взаимодействует с другими партнерами в рамках проекта ArtiVasc 3D, при поддержке Европейского Союза, для разработки технологической платформы для производства хороших кровеносных сосудов из синтетических материалов и создания искусственной кожи с подкожной жировой тканью.

«Это очень важный этап на пути печати тканей или целых органов. Только когда мы научимся печатать ткани, получающие питательные вещества по системе кровеносных сосудов, только тогда можно приступать к печати более крупных тканевых структур», считает Борчерз.

источник