Науковці винайшли метод 3D-друку з криги, який дозволяє відтворити найтонші особливості кровоносної системи, щоб вона постачала кров у штучно вирощені органи. Крижані вени й капіляри дозволяють створити точний зліпок судин, який потім наповнять матеріалом, що їх імітує, коли лід розтане. Так вчені отримають точно відтворену кровоносну систему, потрібну для існування штучних легень, печінки чи серця, розповідає New Scientist. Стаття науковців опублікована в Advanced Science.
Друк судини кригою, де згори крапають водою на заморожену платформу, поки вона рухається заданим напрямком. Akash Garg et al. / Advanced Science, 2024
👋 Слідкуйте за наукою разом з нами — підписуйтеся на наш телеграм та інстаграм, буде цікаво!
Яка складність у створенні штучних судин?
Сьогодні біоінженери можуть вирощувати з клітин у лабораторіях спрощені версії мозку, кишківника, легенів, печінки та багатьох інших органів. Однак дотепер основною перешкодою є їхнє нормальне функціонування. Зокрема це залежить від кровоносних судин — від крихітних капілярів до більших артерій — у них, адже зараз вони дуже віддалено імітують природні конструкції. Основна складність точного відтворення кровоносних мереж полягає у тому, що навіть найефективніші методи їхнього створення, як-от 3D-друк, мають низьку точність, коли йдеться про використання придатних для штучних органів матеріалів. Новий метод випробували науковці Університету Карнегі-Меллон.
Як використали кригу?
Ідея вчених полягала у тому, що вода є чи не найбільш біосумісним матеріалом у світі, тобто її вплив на матеріал для штучних судин буде мінімальним і не призведе до небажаних змін і пошкоджень. Щоб отримати з криги ідеальну форму для судин, науковці звернулися до звичного у створенні штучних органів 3D-друку. Дослідники охолодили платформу для друку до -35 градусів Цельсія й почали по сотні крапель на секунду подавати на неї воду з принтера, завдяки чому могли створити структури діаметром до 50 мікрометрів. Для створення різних форм платформу рухали.
Приклади структур, які створили науковці. Akash Garg et al. / Advanced Science, 2024
Безперервний процес подавання крапель дозволяє уникнути ефекту нашаровування, що типовий для багатьох 3D-принтерів. Ці крижані судини вчені помістили у желатиновий матеріал, який під впливом ультрафіолетового світла тверднув, а крига, навпаки, танула. Так у матеріалі лишився точний зліпок каналів кровоносних судин, у який можна ввести, наприклад, ендотеліальні клітини, з яких складаються судини в органах.
Клітини виживали на желатині до двох тижнів, але вчені планують продовжити їх культивувати, щоб перевірити ефективність методу. Крім того, науковці відзначають, що звичайну воду можна замінити на так звану важку, де атоми водню замінює дейтерій. Тоді температура замерзання буде вищою, але і створені форми — точнішими.
Що ще відбулося у світі штучних органів
💔 Австралійські біологи виростили органоїди серця, у яких були зачатки судин
🧠 Також вдалося виростити спрощену версію мозку із тканин ембріона людини
👩⚕️ Спрощену версію шлунка вже теж змогли виростити з клітин, які утворюють і залози, і м'язи, і нейрони