Метод 3D-биопечати позволяет производить современные ткани за счет использования поддерживающей ванны с пределом текучести, которая удерживает биочернила на месте до тех пор, пока они не затвердеют, и работает с широким спектром биочернил.
Исследования в области трехмерной биопечати в последние годы стремительно развивались, поскольку ученые стремятся воссоздать структуру и функции сложных биологических систем, от тканей человека до целых органов.
Самый популярный подход к 3D-печати использует раствор биологического материала или биочернилы, который загружается в экструдер с шприцевым насосом и наносится послойно для создания 3D-объекта. Однако гравитация может исказить мягкие и жидкие биочернила, используемые в этом методе.
В APL Bioengineering, разработанной AIP Publishing, исследователи из Университета Карнеги-Меллона представляют взгляд на подход к трехмерной биопечати без обратимого внедрения суспендированных гидрогелей (FRESH), который решает эту проблему путем печати в ванне поддержки предела текучести, которая удерживает биочернила на месте до тех пор, пока они вылечены.
До сих пор искажение биочувствительности, приводящее к потере точности воспроизведения, представляло проблему для изготовления функциональных тканей и органов взрослого размера и препятствовало достижению долгосрочной цели по пополнению ограниченного количества доноров для трансплантации. Следовательно, большинство тканевых конструкций с трехмерной биопечатью до настоящего времени были относительно небольшими по сравнению с тканями или органами, которые они должны были заменить.
«Наша цель - иметь возможность СВЕЖЕЙ 3D-печати сложных трехмерных моделей тканей и органов из широкого спектра биосовместимых гидрогелей и биочувствительных элементов, содержащих клетки», - сказал автор Адам Файнберг.
Техника FRESH воплощает в себе несколько уникальных аспектов. Во-первых, поддерживающая ванна позволяет печатать клетки и биочернила, которые сохраняют свое положение в процессе отверждения, при этом позволяя перемещать экструзионную иглу. Поддерживающая ванна FRESH также обеспечивает среду во время процесса печати, которая поддерживает высокую жизнеспособность клеток.
FRESH обеспечивает возможность работы с широчайшим набором биочерок из всех методов 3D-биопечати. Наконец, он использует неразрушающую печать, нагревая чернила до 37 градусов Цельсия, чтобы мягко расплавить поддерживающую ванну при температуре тела.
С момента разработки в 2015 году FRESH был принят многими исследовательскими лабораториями для таких проектов, как FRESH-печать наноцеллюлозы, проводящих гидрогелей, каркасов для выращивания стволовых клеток и желудочковых камер сердца, состоящих из бьющихся клеток сердечной мышцы.
Исследователи недавно инициировали ряд исследований для FRESH 3D-печати скелетных мышц, включая контроль мышечной архитектуры и регенерацию мышечной ткани после объемной потери мышечной массы.