Звичайні 3D-принтери пристосували для друку артерій

Група дослідників з США роздрукувала на звичайному 3D-принтері штучні аналоги коронарних і стегнових судин, серце та інші складні біологічні структури. Для цього вони придумали новий метод друку "гель-в-гелі". Робота опублікована в журналі Science Advances, прес-реліз доступний на сайті Університету Карнегі-Меллон.

Траіціонно 3D-друк дозволяє створювати об'єкти з пластику або металу. Однак для створення біологічних структур, таких як серце або судини, необхідні м'які біосумісні матеріали. Основна проблема створення нетвердих об'єктів полягає в самій принципі 3D-друку: при нанесенні наступного шару необхідно, щоб основою йому служив попередній. Однак ідеально підходять для медичних застосувань колаген, фібрин та інші желеподібні матеріали при спробі їх "друкувати" просто осідають під власною вагою.

Дослідники знайшли спосіб обійти цю проблему, використовуючи як матрицю для друку інший гель на основі мікрочастинок желатину. Вчені підбирали біосумісний матеріал з невеликим механічним опором, щоб "голка" принтера могла вільно по ньому рухатися, але він залишався досить щільним, щоб не давати вже надрукованим верствам розтікатися. Для досягнення необхідних параметрів вчені піддали звичайне желатинове желе обробці в блендері і центрифузі, отримавши таким способом гель з частинками певного розміру.

Друк виробляли білками або гелеобразную полісахариди, наприклад, альгінової кислотою. Як "трафарету" автори використовували докладні 3D-зображення судин або серця, отримані за допомогою методу магнітно-резонансної томографії. Експерименти проводили в стерильній атмосфері, желатиновий гель-основу поміщали в закріплену на столику чашку Петрі. "Голку" принтера вводили в желатин і виробляли друк матеріалом, який витікав з її носика. В процесі друку відбувалося ГЕЛЕУТВОРЕННЯ полісахариду в желатині.

Друк проводилася при температурі від 4 до 22 ° С, щоб гель-основа не розплавиться. По закінченню температуру піднімали до 37 ° С, що дозволяло легко видалити желатинову матрицю. Така температура є неруйнуючої не тільки для надрукованих об'єктів, але і для живих клітин, які можна включити до складу друкованої суміші.

Вчені змогли не просто створити нову методику створення складних біологічних структур, а й значно здешевити її вартість. Друк біологічних об'єктів - не новинка, але раніше для неї використовували 3D-принтери спеціальної конструкції, вартість яких дуже висока. Авторам даної роботи вдалося пристосувати для цієї мети звичайні 3D-принтери, вартість яких в 100 разів менше. Надалі вчені збираються впроваджувати в друкуються ними структури справжні серцеві клітини для подальшого формування м'язової тканини і створення "живого" штучного серця.