Невероятный 3D принтер может напечатать целые органы

Автор: Максим Синайский 16 февраля 17420 просмотров

Невероятный 3D принтер может напечатать целые органы

Команда ученых биомедицинских наук из института регенеративной медицины (Wake Forest Institute for Regenerative Medicine) завершила свою 10-летнюю разработку. Это 3D-принтер, который может печатать из относительно простых тканей, таких как хрящ крупные сложные формы - например ухо. Используя гелевые картриджи, заполненные биоразлагаемым пластиком с клетками человека, новый принтер создает сложные части мышц, хрящей и даже кости. Когда проводились тесты на животных - напечатанные ткани нормально приживались и развивались.

Ученые во главе с Энтони Атала решили две особенно острые проблемы, которые уже давно препятствуют футуристической цели печати живых человеческих тканей. Во-первых, их новое устройство производит большие, стабильные участки ткани, которые не разваливаются. Во-вторых, он поддерживает структуры живыми и развивающимися.

"Это первый биопринтер, который может печатать ткани большого масштаба, имеющие значение для имплантации человеку," говорит Атала. "В принципе, после печати структуры, мы можем сохранить её живой в течение нескольких недель, прежде чем имплантировать её. Теперь следующий шаг заключается в проверке этих тканей на безопасность, потом мы сможем имплантировать их пациентам."




Для тех, кто знаком с 3D-печатью, новое устройство под названием ITOP (Integrated Tissue and Organ Printing System)-простое. Следуя программе принтер медленно, слой за слоем, подает материал по мере затвердевания предыдущего слоя. Как и в других 3D принтерах, такой способ печати позволяет ITOP печатать очень сложные формы в трех измерениях с невероятной детализацией. Революционной машину делают используемые материалы, и способ поддержания структуры тканей, которые он печатает.

Принтер использует клетки, взвешенные в геле, и эти клетки могут быть любыми: мышечными, хрящевыми или стволовыми. Секрет успеха машины - сочетание этих клеток с другим материалом, биоразлагаемым пластиком под названием поликапролактон. Этот пластик сохраняет напечатанную форму вокруг клеток при печати и после, когда растущие клетки приживаются. Позже, он разлагается.

"Это очень важно. Этот процесс позволяет тканям, которые мы печатаем сохранить структурную целостность необходимую имплантатам внутри тела", говорит Атала. "Основу мы печатаем из прочного пластика, а затем заполняем промежутки каплями из мягких клеток. Итак далее: твердые, мягкие, твердые, мягкие."


Невероятный 3D принтер может напечатать целые органы

Это не первый биопринтер, но предыдущие устройства были весьма ограничены по размеру живой ткани, которую они могли создать. Это потому, что большинству живых тканей нужен приток крови и питательных веществ, но биопринтеры пока не достаточно развиты, чтобы печатать сложные системы кровеносных сосудов. Так печатая, скажем, сферу из хряща, внутри неё клетки не смогут получить питательные вещества. Согласно Энтони Атала, до сегодняшнего дня самым большим напечатанным объектом, который может быть поддержан без доступа крови был толщиной всего 0,2 мм.

ITOP, обходит это ограничение размера с помощью печати решетчатой структуры. Решетка из биоразлагаемого пластика позволяет питательным веществам и крови течь в тканях несколько месяцев, перед имплантацией, и "неопределенное" время, после, сообщает Атала.

Невероятный 3D принтер может напечатать целые органы

Команда показала, что можно напечатать внушительный набор живых структур. В их демонстрации ученые создали хрящ уха младенческого размера, части челюсти и костей черепа, полоски мышц.

Сейчас ученые имплантируют некоторые из этих тканей мышам. Напечатанное ухо поместили под кожу мыши. Через несколько месяцев после имплантации, хрящ сохранил свою форму, и в нем начали и появляться кровеносные сосуды.

Комментарии

Новости партнёров