Биоинженеры Университета Райса и эксперты в области тропической медицины из Тулейнского университета изучают поведение комаров и передачу опасных болезней с помощью 3D-печатных приспособлений, имитирующих живые ткани.
Комары способны переносить целый букет опасных заболеваний, включая малярию, лихорадку денге, желтую лихорадку и лихорадку Зика. Многие эксперименты с комарами до сих пор проводятся на добровольцах и подопытных животных, поясняет аспирант Университета Райса и соавтор исследования Кевин Джэнсон, а это дорого, опасно, к тому же обработка данных может занимать длительное время.
Джэнсон и его коллеги нашли альтернативный вариант: подопытных заменяет специальное 3D-печатное устройство, имитирующее кожу и сосуды, а сбор данных максимально автоматизирован с использованием недорогих камер и самообучающихся алгоритмов. Гидрогелевые имитаторы изготавливаются методом цифровой проекторной стереолитографии (DLP) на 3D-принтере Lumen X шведской компании Cellink с использованием гидрогелей — мягких, желеобразных материалов. Внутри образцов формируются каналы, имитирующие сосудистую систему и наполняемые настоящей кровью — куриной, овечьей или коровьей. Судя по иллюстрации ниже, комаров такой вариант вполне устраивает.
Пока насекомые занимаются своими комариными делами, исследователи наблюдают за их поведением с помощью камер, установленных по периметру. Камеры и система машинного зрения фиксируют где и когда комары садятся, как долго они проводят на каждом месте, кусаются или нет, как долго занимает кормление, и так далее. Все это позволяет оценивать эффективность противокомариных средств. В экспериментах ученые использовали спреи на основе диэтилтолуамида и эфирного масла лимонного эвкалипта. Оба варианта неплохо отпугивают комаров, но эффективность диэтилтолуамида все же оказалась чуть выше.
Ученые считают, что благодаря простоте и дешевизне этот метод сделает изучение повадок кровососущих насекомых и эффективности отпугивающих средств более доступным, особенно для лабораторий с ограниченными бюджетами. В лаборатории доцента Доуны Вессон такие 3D-печатные системы уже используются для изучения механизмов передачи лихорадки денге, а в скором будущем будет задействованы в исследованиях малярии.
«Мы используем систему для изучения механизмов передачи вируса во время кормления кровью. Нас интересует то, как вирусы попадают в организмы неинфицированных комаров и как они передаются вместе со слюной инфицированных насекомых. Лучшее понимание тонкостей процесса и вовлеченности белков и другие молекул поможет разработать новые методы вмешательства», — поясняет профессор Вессон.
Доклад научной команды опубликован в журнале Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.