Группа исследователей из Университета Карнеги-Меллон разработала технологию "гель-в-геле", с помощью которой ученые смогли напечатать на обычном 3D-принтере искусственные аналоги коронарных и бедренных сосудов, сердца и других сложных биологических структур, сообщает N+1. Подробное описание разработки было опубликовано в журнале Science Advances.
Большинство современных 3D-принтеров позволяют послойно печатать различные объекты из пластика или металла. Однако для создания биологических структур, таких как сердце или сосуды, необходимы мягкие биосовместимые материалы, но их применение в качестве сырья для печати проблематично: подходящие для создания биологических структур коллаген, фибрин и другие желеобразные материалы оседают под собственным весом.
Чтобы решить эту проблему, американские ученые использовали в качестве матрицы для печати другой гель на основе микрочастиц желатина, полученный путем обработки обычного желатинового желе в блендере и центрифуге. "Игла" принтера могла свободно по нему двигаться, но он оставался достаточно плотным, чтобы не давать уже напечатанным слоям растекаться.
Основная печать при этом производилась белками или гелеобразными полисахаридами, а в качестве "трафарета" авторы использовали подробные 3D-изображения сосудов или сердца, полученные с помощью метода магнитно-резонансной томографии. В процессе печати гель-основу помещали в закрепленную на столике чашку Петри. "Игла" принтера вводилась в желатин и производила печать, во время которой происходило гелеобразование полисахарида в желатине. Печать осуществлялась при температуре от 4 до 22 градусов Цельсия, чтобы гель-основа не расплавилась. Затем температуру поднимали до 37 градусов, что позволяло легко удалить желатиновую матрицу.
Ученые смогли не просто создать новую методику создания сложных биологических структур, но и значительно удешевить ее стоимость. Если раньше для печати биологических объектов приходилось применять дорогостоящие 3D-принтеры специальной конструкции, то теперь для этого можно приспособить обычные 3D-принтеры, стоимость которых в 100 раз меньше. Теперь исследователи планируют внедрить в печатаемые ими структуры настоящие сердечные клетки для дальнейшего формирования мышечной ткани и создания "живого" искусственного сердца.
