Новая технология биопечати выращивает живые ткани в 10 раз быстрее
Ученые из Пенсильванского государственного университета разработали инновационную технологию 3D-биопечати, которая позволяет создавать сложные ткани с высокой плотностью клеток. Эта технология может революционизировать регенеративную медицину, открывая путь к созданию трансплантационных органов и изучению прогрессирования заболеваний.
Новый метод использует сфероиды – плотные клеточные структуры, которые по своей плотности напоминают настоящие человеческие ткани, что делает их идеальным материалом для 3D-биопечати. Ученые разработали специальную систему, которая позволяет точно позиционировать сфероиды на подложке, создавая сложные тканевые структуры. Таким образом удалось преодолеть ограничения традиционных методов биопечати, которые зачастую не обеспечивают необходимой клеточной плотности или повреждают клетки в процессе печати.
Технология, получившая название HITS-Bio, использует массив цифровых сопел, которые одновременно работают с 16 сфероидами. Сопла перемещаются в трех измерениях, что позволяет быстро и точно размещать сфероиды на био-чернила. Это значительно ускоряет процесс: на создание кубического сантиметра ткани из 600 сфероидов уходит менее 40 минут, тогда как традиционные методы требуют нескольких дней.
Для демонстрации возможностей HITS-Bio команда ученых напечатала ткань хряща. Кроме того, исследователи впервые провели интраоперационную печать сфероидов прямо в ране на черепе крысы. Сфероиды были запрограммированы на превращение в костную ткань с использованием технологии микроРНК, что ускорило заживление раны. Через три недели она была заживлена на 91%, а спустя шесть недель — на 96%.
Новый метод открывает возможности для создания масштабных и сложных тканей, включая органы, пригодные для трансплантации. В планах команды — внедрение кровеносных сосудов в напечатанные ткани, что особенно важно для жизнеспособности органов.
Ключевые особенности новой технологии:
- Высокая скорость печати: Новая технология позволяет печатать ткани в 10 раз быстрее, чем существующие методы.
- Высокая плотность клеток: Технология обеспечивает создание тканей с высокой плотностью клеток, что приближает их к естественным тканям человеческого организма.
- Точность и контроль: Ученые могут точно контролировать расположение клеток в ткани, что позволяет создавать сложные структуры.
Работа была проведена при поддержке Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии, а также Национального института стоматологических и черепно-лицевых исследований США. Свои выводы ученые опубликовали в журнале Nature Communications.
Источник: psu.edu