Ученые напечатали на 3D-принтере сложные биологические ткани

Группа ученых разработала уникальный 3D-принтер, благодаря которому стала возможна печать материалов, максимально приближенных по своей структуре к живым тканям организма. Уже сейчас с их помощью можно изучать различные виды раковых заболеваний, не опасаясь повредить пациентам. 

Живые ткани — невероятно сложные структуры, поэтому создание их искусственных версий требует деликатной работы и сотрудничества множества специалистов. Ученые надеются, что специально адаптированный под «живую» печать 3D-принтер поможет им разработать биоматериалы нового поколения. Возможность создавать ткани, хотя бы отдаленно напоминающие реальные структуры человеческого тела, станет настоящим прорывом в медицине и, в частности, практически избавит ученых от необходимости тестировать новые методики и препараты на живых существах.

Али Хадемхоссейни (Ali Khademhosseini) из UCLA, возглавивший новое исследование, рассказал в пресс-релизе, что новый подход предполагает разработку новых биосовместимых структур из различных материалов. У 3D-принтера есть две ключевые особенности, которые и делают его уникальным. Во‑первых, это микросхема, изготовленная по индивидуальному заказу, которая контролирует потоки жидкостей внутри микроканалов. Она поделена на несколько секторов, каждый из которых отвечает за печать из определенного материала. Во‑вторых, это сложнейший массив из более чем миллиона крошечных зеркал, каждое из которых может вращаться независимо от других.

Система зеркал необходима для процесса, известного как «автоматизированный стереолитографический биопринтинг». Микрозеркала направляют свет на печатную поверхность, формируя световые контуры трехмерного объекта. Но свет нужен не только для создания контуров: УФ-излучение провоцирует изменение молекулярных связей в материалах, что ведет к их трансформации: гидрогели из жидких и полужидких состояний моментально твердеют, формируя необходимую структуру.

Хадемхоссейни рассказал о том, что его группа успешно протестировала четыре различных вещества для печати, но на практике 3D-принтер может использовать и любые другие. Испытания начинались с простых геометрических фигур, однако постепенно ученые увеличивали сложность объектов, заставляя машину печатать фрагменты мышечных и соединительных тканей. Когда и эта часть эксперимента завершилась успехом, исследователи создали имитацию опухоли с сетью кровеносных сосудов — весьма непростая для современного 3D-принтера задача. Уже сейчас полученные в результате печати ткани могут быть использованы в качестве биомоделей для изучения различных типов раковых заболеваний.