Американские ученые совершили крупный прорыв. 3D-принтер они использовали, чтобы напечатать функциональные части человеческого сердца, включая клапаны сердца. Для производства использовалась специальная технология из коллагена.
Потребуются много дальнейших улучшений и доработок, прежде чем эта техника действительно сможет использоваться для печати функционирующих человеческих органов.
«Мы доказали, что коллаген действительно может печатать трехмерный сердечный клапан», - сказал Адам Файнберг, профессор биомедицинской инженерии в Университете Карнеги-Меллона.
Как авторы исследования описали в научных журналах, они смогли, помимо прочего, создать даже межклеточное пространство. Коллаген, который является наиболее распространенным белком в организме и в то же время основным компонентом внутриклеточного, был использован для создания этой сложной структуры. Живые клетки и капилляры были затем введены в искусственно построенную структуру.
Внутриклеточное - это фиброзная внеклеточная структура, функция которой заключается в поддержке окружающих ее клеток. Она состоит из сложных молекул и жидкости, которая производит и секретирует клетки в их непосредственное окружение.
Ранее попытки произвести межклеточный материал были безуспешными. Были проблемы со слишком низким разрешением. До сих пор ученым также не удавалось печатать коллагеновые структуры. Он присутствует в качестве естественного биологического материала во всех тканях человека, идеально подходит для производства искусственных органов, но, поскольку он в основном жидкий, предыдущие попытки печати заканчивались лужами желеобразного вещества.
В новом методе, однако, они смогли преодолеть эту проблему, тщательно контролируя быстрое изменение pH, которое приводит к затвердеванию коллагена. Затем это вещество наносится слой за слоем на гелевую прокладку, которая впоследствии плавится при нагревании от комнатной до температуры тела. Техника называется Fresh (обратимое встраивание суспендированных гидрогелей в свободной форме).
Чрезвычайно точные биопринтеры были использованы для производства тканей. Разрешение составляет 20 микрометров, что значительно выше, чем у обычных 3D-принтеров, используемых для печати пластиковых конструкций.
Печатные части работают в симуляторе
Хотя «напечатанные» части сердца еще не были имплантированы живым существам, они проверили лоскуты сердца, изготовленные в специальном симуляторе, который воспроизводит давление и кровоток в организме человека.
«Мы доказали, что если мы поместим их туда, они будут работать», - объяснил Фейнберг.
Симулятор обнаружил, что модель способна одновременно мигать, закрывать и закрывать закрылки. В апреле израильские ученые представили прототип сердца из ткани человека, напечатанной с помощью 3D.
По мнению американских ученых, их технология позволяет производить различные части органов - от капиллярного уровня до целых органов.
Биомедицинские инженеры из Университета Тафтса, Куини Дасгупта и Лорен Блэк, написали в комментарии к исследованию, что структуры, созданные с помощью этого нового метода, значительно увеличивают жизнеспособность клеток и рост новых сосудов (ангиогенез).
Тем не менее, они предупредили, что необходимы дальнейшие улучшения, прежде чем они смогут реально использоваться для печати функционирующих человеческих органов. Одной из проблем будет производство миллиардов клеток, необходимых для печати больших тканей на уровне производства, и они также ожидают дальнейшего улучшения разрешения печатаемых тканей.
Поэтому, по словам Файнберга, это, вероятно, ближе к пониманию исправления существующих органов, таких как повреждение сердца во время сердечного приступа или повреждение печени.