Гарвардські вчені вдосконалили чорнила для біодруку людських тканин додаванням до них мікроскопічних водоростей. Як повідомляють науковці у статті журналу Matter, це дозволить обійти головне обмеження виробництва друкованих тканин та підтримувати в них достатній для розростання клітин рівень кисню.
Яке головне обмеження біодруку?
Друкування живих тканин та навіть органів вже не здається фантастикою, як колись, останніми роками біодрук зазнав стрімкого розвитку. Зазвичай процес полягає у нанесенні біочорнил на бажану поверхню для отримання тривимірних структур. Біочорнила по суті є гідрогелем, який містить живі клітини, біоматеріали та хімічні речовини, що стимулюють зростання тканин. Він імітує міжклітинну речовину конкретної тканини та підтримує розмноження клітин. Але попри значні досягнення біодруку, технологія все ще має недоліки. Головним із них є забезпечення клітин штучної тканини киснем, поки вона не обросте кровоносними судинами. Вчені вже намагалися вирішити цю проблему додаванням до гідрогелю сполук, які виділяють кисень, однак вони можуть бути шкідливими для клітин. Зараз науковці з Гарвардського університету запропонували інший варіант.
У чому полягає інновація?
Вчені запропонували додати до гідрогелю з людськими клітинами мікроскопічних водоростей для утворення між ними корисного симбіозу. Суть у тому, що під дією світла водорості починають виробляти кисень, що підтримує життєдіяльність друкованих клітин. А останні, зі свого боку, виробляють вуглекислий газ, що забезпечує виживаність водоростей.
Після того, як клітини достатньо розростаються, гідрогель разом із вже непотрібними водоростями можна видалити за допомогою ферменту целюлази. Зрештою на їхньому місці залишаються пусті мікроканали, на місці яких поступово утворяться кровоносні судини.
Що показують досліди?
Свою ідею вчені перевірили, почавши зі створення біочорнил на целюлозній основі з додаванням одноклітинної фотосинтетичної водорості Chlamydomonas reinhardtii. Потім водоростеві чорнила та людські клітини печінки через тоненьку голку внесли до гідрогелевої матриці. Суміш клітин використали для друкування тривимірних структур у вигляді шестигранних медових сот, які нагадують формою часточки печінки. Досліди показали, що чорнила з водоростями успішно допомогли підтримувати життєдіяльність клітин та навіть спонукали їх до виробництва специфічних для печінки білків. А після їхнього видалення, вільний простір зайняли клітини кровоносних судин.
Розробники технології сподіваються, що їхній метод допоможе легше виробляти тканини для проведення досліджень чи навіть заміни органів.