Новый метод 3D печати помогает создавать органы из коллагена
Клиники вскоре смогут предлагать своим пациентам 3D имплантаты, напечатанные из коллагена – основного структурного белка человеческого тела.
Исследователи Университета Карнеги Меллон (Пенсильвания, США) разработали новейшую методику, которая получила название FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels). FRESH позволяет создать имплантаты из коллагена, основываясь на МРТ изображениях соответствующего органа. Создатели этого метода утверждают, что он стал еще одним шагом к 3D печати полноразмерного сердца человека.
«Мы показали, что способны печатать фрагменты сердца из клеток и коллагена и создавать реально работающие части органа, например, сердечный клапан или маленький сокращающийся желудочек, – сказал Адам Файнберг, профессор биомедицинской инженерии и материалов в Карнеги Меллон, лаборатория которого провела это исследование. – Используя МРТ изображения человеческого сердца, мы смогли в точности воспроизвести анатомическую структуру конкретного человека с помощью 3D биопечати».
Клетки таких органов, как сердце, удерживаются вместе внеклеточным матриксом. Он образует структуру ткани и проводит биохимические сигналы, позволяющие клеткам нормально функционировать. Традиционные методы биоинженерии не способны воспроизвести эти сложные внеклеточные сети.
Цель нового метода состоит в биопечати органов, повторяющих естественные внутренние структуры тела более точно, чем существующие на сегодня имплантаты. Это особенно важно для трансплантации сердца, в которой нуждаются более 4000 пациентов в США. Еще миллионы людей по всему миру также нуждаются в новом органе, по разным причинам не могут получить его.
Биопечать по методу FRESH происходит следующим образом: внутри емкости, заполненной гелем, коллаген наносится слой за слоем, затем, после затвердевания, вынимается готовый орган. Вспомогательный гель легко плавится при нагревании до температуры тела человека, что после позволяет ученым легко удалять его, не повреждая напечатанной структуры из коллагена или клеток.
FRESH не ограничивается только коллагеном – для биопечати можно использовать целый ряд других мягких гелей, например, фибрин, альгинат и гиалуроновая кислота. Документация по этой технологии выложена в открытом доступе, позволяя специалистом разного уровня, от медицинских исследователей до школьников, создавать собственные недорогие высокоэффективные 3D биопринтеры.
Метод дал ученым возможность добиваться высокого разрешения и достоверности, используя для печати живые материалы. Файберг считает, что FRESH сможет применяться в различных областях – от лечения открытых ран до биоинженерии органов.
«Важно понимать, что предстоит потратить еще много лет на исследования, но мы полны оптимизма благодаря тому, что нам удалось продвинуться вперед в инженерии человеческих тканей и органов, и сделали еще один шаг в этом направлении», сказал он.
