Учёные Пермского политеха и Балтийского федерального университета имени И. Канта исследовали коллаген медузы, семги, сельди и салаки и впервые в России разработали рецептуру гидрогеля для 3D-биопечати. Это позволит создавать материалы для восстановления повреждённых тканей из отходов рыбной промышленности, что сделает их производство дешевле и доступнее.
Традиционным источником коллагена для биомедицинских целей служит сырьё крупного рогатого скота и свиней. Однако такой материал может вызывать отторжение, аллергию и несёт риски передачи инфекций. Альтернативой мог бы стать искусственный коллаген, но его производство остаётся сложным и дорогостоящим. Коллаген морских организмов обладает более низкой иммуногенностью, а получать его можно из отходов рыбной промышленности.
Для приготовления гидрогелей использовали коллаген, выделенный из медузы, семги, сельди и салаки. Эти виды выбрали из-за широкой распространенности в российских морях, что обеспечит доступность сырья. Кроме того, морской коллаген структурно близок к коллагену человека.
В ходе исследования учёные добавили альгинат натрия и создали несколько вариантов биочернил, меняя соотношение компонентов. Для каждого типа гидрогеля индивидуально подобрали параметры 3D-биопечати: скорость подачи материала и температуру. Критериями служили равномерность нанесения, сохранение формы после застывания и способность к формированию многослойных структур.
После отверждения образцов провели механические испытания на упругость и прочность. Лучшие свойства показал гидрогель на основе коллагена медузы. Кроме того, этот материал оказался наиболее технологичным при приготовлении.
Учёные сформировали как однослойные объекты простой геометрии, так и многослойные конструкции, что подтверждает пригодность полученных режимов для печати объектов различной сложности. Следующим этапом станет исследование процесса разрушения материалов с течением времени. Понимание того, как быстро напечатанный каркас будет замещаться собственными тканями организма, является ключевым фактором для медицинского применения разработанных биочернил.