Ученые разработали метод 3D-печати биологических тканей без вспомогательных каркасов, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Materials Horizons.
В течение многих лет ткани и органы выращивались в лабораториях с разной степенью успеха. Во многих случаях использовался вспомогательный каркас, при котором клетки высеваются на биоразлагаемые поддерживающие структуры, которые обеспечивают основную архитектуру органа или ткани.
Но каркасы могут вызывать проблемы - в итоге они должны разрушаться и исчезать, но период совпадения разложения с созреванием органа является сложным, и иногда побочные продукты деградации могут быть токсичными. Вспомогательные структуры также могут мешать развитию межклеточных связей, которые важны для формирования функциональных тканей.
Теперь исследовательская группа во главе с Эбеном Альсбергом - профессором биоинженерии и ортопедии им. Ричарда и Лоан Хилла в Университете Иллинойса в Чикаго, разработала подход, который позволяет 3D-печать биологических тканей без каркасов с использованием «чернил», состоящих только из стволовых клеток.
«Наша платформа позволяет выполнять 3D-печать клеток без поддержки в виде классического каркаса с использованием временной гидрогелевой ванны, в которой происходит печать», - сказал Альсберг.
Гидрогелевые шарики микронного масштаба позволяют соплу 3D-принтера проходить через него и высевать клетки с минимальными потерями. Гелевые шарики поддерживают клетки по мере их печати, удерживают их на месте и сохраняют их форму.
Как только клетки напечатаны в матрице гидрогелевых шариков, они подвергаются воздействию ультрафиолетового света, который соединяет шарики, фактически замораживая их на месте. Это позволяет клеткам созревать и расти в стабильной структуре. Среда, которая омывает клетки, легко течет через сшитые гелевые шарики и при необходимости может быть заменена для обеспечения свежих питательных веществ и удаления отходов, произведенных клетками. Гранулы гидрогеля могут быть удалены путем легкого перемешивания или контроля их разрушения.
Гидрогелевая шариковая ванна обладает уникальными свойствами, которые позволяют печать исключительно с использованием клеток, а также обеспечивает необходимую стабилизацию клеточных структур для образования связей между клетками, - объяснил Альсберг, добавив, что ученые могут регулировать уничтожение шариков с помощью химии.
Клетки, используемые командой Альсберга, - это стволовые клетки, которые могут дифференцироваться в самые разные типы клеток. Они использовали стволовые клетки для 3D-печати хрящевого уха и «бедренной кости» размером с грызуна. Клетки, которые они печатали, были способны образовывать стабильные клеточно-клеточные связи через специализированные белки.
«Впервые конструкции, состоящие только из клеток, могут быть
напечатаны в сложных формах, которые состоят из клеток разных
типов без носителя гидрогеля или традиционного каркаса. Мы
продемонстрировали, что клеточные структуры могут быть
организованы и собраны с использованием этой стратегии для
формирования более крупных функциональных тканей, которые могут
быть полезны для тканевой инженерии или регенеративной медицины,
скрининга лекарств и в качестве моделей для изучения биологии
развития - сказал Альсберг.
[Фото: angellodeco: ru.123rf.com]
