К началу следующего десятилетия исследователи из Троицкого института инновационных и термоядерных исследований рассчитывают получить сложные разветвленные сосуды с помощью технологии биопечати. Это позволит формировать функциональные органы человека.
Одна из сложностей биопечати функциональных органов — снабжение выращиваемых живых тканей питательными веществами. Троицкие ученые формируют объекты в питательной среде, управляя клеточным материалом в пространстве при помощи физических полей, сообщает корпоративное издание «Страна Росатом». Получаемые образцы «дозревают» в биореакторах.
Ученые Росатома освоили биофабрикацию протяженных тканевых эквивалентов кровеносных сосудов. Для более сложных структур разрабатывается программное обеспечение, которое позволит формировать сосудистые эквиваленты по цифровым моделям, основанным на снимках компьютерной или магнитно-резонансной томографии. Клеточный материал для биочернил можно получать из слизистых или жировых тканей пациентов, либо забором стволовых клеток из крови.
«Мы формируем сфероиды — агломераты диаметром 200-300 мкм — из клеток нужного типа, которые обладают способностью сливаться, создавая внеклеточный матрикс и единую структуру. Сейчас мы удерживаем структуру акустическими полями, в будущем планируем использовать и магнитные. С магнитным полем проще выстраивать более сложные тканевые эквиваленты. Акустические позволяют выращивать искусственные сосуды длиной максимум десять сантиметров», — рассказал ведущий специалист института в области аддитивных технологий и биоинжиниринга Егор Плахотнюк.
На начальном этапе проекта ученые создали акустический биопринтер и биореактор, затем функционал двух приборов объединили в биофабрикаторе. В центральную ячейку загружают клеточный материал, задают настройки и в питательной среде формируют эквивалент сосуда.
Ячейку со сформированной из тканевых сфероидов структурой помещают в биофабрикатор для дозревания.
«Здесь, в наиболее естественной среде, мы многофакторно воздействуем на сфероиды. Через эквивалент сосуда в течение некоторого времени прокачиваем питательную среду, скручиваем, сообщаем пульсацию и имитируем процессы, присущие живому организму, после чего искусственный сосуд готов к пересадке», — пояснил Егор Плахотнюк.
Разработку проверяют на мелких и средних животных в Первом Московском государственном медицинском университете имени Сеченова. Искусственные сосуды планируется использовать в хирургическом лечении атеросклероза. Часто пациентам ставят стент или шунт из биосовместимых металлов и полимеров, но риск отторжения есть всегда, поэтому безопаснее заместить пораженный участок искусственным сосудом из клеточного материала самого пациента.
«Мы планируем к 2030 году подготовить магнитно-акустический биопринтер, в котором сможем выращивать не только простые эквиваленты артерий, но и более сложные разветвленные искусственные сосудистые структуры. Потом вокруг них можно будет выращивать функциональные эквиваленты органов с протоками, например печень, а сосуды будут питать ее в процессе дозревания. Более того, на моделях органов можно будет изучать болезни и тестировать новые препараты, что значительно ускорит поиск эффективных методов лечения. Это также позволит уйти от сложных операций по пересадке целых органов: возможно, достаточно будет заменить поврежденные участки, используя биосовместимые конструкции. И это лишь малая часть потенциального применения технологии», — рассказал Егор Плахотнюк.
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.