Бассейн с шариками
Тканевая инженерия существует уже много лет, ткани и органы выращивают с разным успехом в лабораториях всего мира. Как правило, при их создании используются скаффолды – трехмерные биоразлагаемые матрицы, служащие опорой и поддерживающие архитектуру будущего органа или ткани, которые засевают клетками.
Но скаффолды также доставляют биоинженерам много хлопот: они должны разложиться через определенное время, чтобы исчезнуть к созреванию органа, не раньше и не позже. Это время рассчитать достаточно сложно, а побочные продукты разложения могут быть токсичными. Скаффолды также препятствуют развитию межклеточных связей, которые важны для формирования функционирующих тканей.
Исследовательская группа из Университета Иллинойса, Чикаго, под началом профессора Эбен Алсберг разработала процесс трехмерной печати биологических тканей без скаффолдов, используя «чернила», содержащие только стволовые клетки.
Данная техника позволяет создавать трехмерные ткани без классической поддержки скаффолдами за счет использования емкости с гидрогелевыми шариками, в которой непосредственно осуществляется печать.
Шарики гидрогеля размером в микроны позволяют наконечнику 3D принтера двигаться и выпускать клетки с минимальным сопротивлением. Они также удерживают клетки во время печати, сохраняя необходимую форму будущей ткани.
По окончании процесса печати матрица из гидрогелевых шариков подвергается действию ультрафиолетового излучения, которое скрепляет их между собой, позволяя напечатанным клеткам соединиться друг с другом, созреть и вырасти внутри стабилизированной структуры. Гидрогелевое пространство, окружающее клетки, свободно проходимо и при необходимости может быть заменено. Шарики гидрогеля можно аккуратно извлечь или следить за их разрушением, получая в итоге неповрежденную ткань.
В своих экспериментах исследователи использовали стволовые клетки, так как они могут быстро дифференцироваться в большое разнообразие других типов клеток. С помощью разработанной технологии они напечатали хрящевую ткань уха и бедренную кость размером с мышиную. Таким образом группа Алсберг продемонстрировала возможность организации и сборки ткани из отдельных клеток с помощью гидрогелевой платформы. Данная технология подойдет для создания более сложных функционирующих тканей, которые могут использоваться для испытания препаратов и создания моделей.
Статья O. Jeon et al. Individual cell-only bioink and photocurable supporting medium for 3D printing and generation of engineered tissues with complex geometries опубликована в журнале Materials Horizons.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам UIC Today: 3D printed tissues and organs without the scaffolding.