3D-биопринтер способен точно имитировать различные ткани человеческого тела

Биомедицинские инженеры из Мельбурнского университета изобрели систему 3D-печати, или биопринтер, способный изготавливать структуры, которые точно имитируют различные ткани человеческого тела: от мягкой мозговой ткани до более твердых материалов, таких как хрящи и кости. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Эта передовая технология предлагает исследователям рака передовой инструмент для репликации определенных органов и тканей, значительно улучшая потенциал для прогнозирования и разработки новых фармацевтических терапий. Это проложит путь для более продвинутых и этичных исследований лекарств, сократив необходимость испытаний на животных.

«Помимо радикального повышения скорости печати, наш подход обеспечивает определенную степень позиционирования клеток в напечатанных тканях. Неправильное позиционирование клеток является основной причиной того, что большинство 3D-биопринтеров не могут создавать структуры, которые точно отображают ткани человека», - сказал соавтор исследования Дэвид Коллинз. «Точно так же, как для правильного функционирования автомобиля его механические компоненты должны быть расположены точно, так и клетки в наших тканях должны быть организованы правильно. Современные 3D-биопринтеры зависят от естественного выравнивания клеток без какого-либо руководства, что накладывает существенные ограничения. Наша система, с другой стороны, использует акустические волны, генерируемые вибрирующим пузырьком, для размещения клеток в 3D-печатных структурах. Этот метод обеспечивает необходимое преимущество для развития клеток в сложные ткани, встречающиеся в организме человека».

Большинство коммерчески доступных 3D-биопринтеров полагаются на медленный, послойный подход к изготовлению, что представляет ряд проблем. Этот метод может занять несколько часов, что ставит под угрозу жизнеспособность живых клеток в процессе печати . Кроме того, после печати клеточные структуры должны быть аккуратно перенесены в стандартные лабораторные пластины для анализа и визуализации — деликатный шаг, который рискует поставить под угрозу целостность этих хрупких структур.

Исследовательская группа Мельбурнского университета перевернула существующий процесс с ног на голову, разработав сложную оптическую систему, которая устраняет необходимость в послойном подходе.

Инновационная технология использует вибрирующие пузырьки для 3D-печати клеточных структур всего за несколько секунд, что примерно в 350 раз быстрее традиционных методов и позволяет исследователям точно воспроизводить человеческие ткани с клеточным разрешением.

Благодаря значительному сокращению времени 3D-печати и печати непосредственно в стандартных лабораторных планшетах, команда смогла значительно повысить выживаемость клеток, исключив при этом необходимость в физическом обращении. Гарантируя, что напечатанные структуры останутся неповрежденными и стерильными на протяжении всего процесса.

«Биологи признают огромный потенциал биопечати, но до сих пор она ограничивалась приложениями с очень низкой производительностью», — сказал ведущий автор Каллум Видлер. «Мы разработали нашу технологию, чтобы устранить этот пробел, предлагая значительные достижения в скорости, точности и последовательности. Это создает важный мост между лабораторными исследованиями и клиническими приложениями».