Размислете како би изгледала една иднина во која повредите побрзо заздравуваат, болестите се лекуваат поефикасно, а месото одгледано во лабораторија е реалност. Оваа иднина е чекор поблиску благодарение на иновативната работа на д-р Хао Лиу од ETH Zurich.
Лиу користи ласерска технологија за да создаде сложени, микроскопски структури кои ја имитираат природната архитектура на човечките ткива. Овие структури, направени од посебен вид желатин, служат како скелиња за растење на клетките. Со внимателно контролирање на ласерот, Лиу и неговиот тим можат да создадат високо усогласени микрофиламенти (протеински филаменти). Филаментите ја реплицираат прецизната структура која се наоѓа во ткивата како што се мускулите, тетивите и нервите.
За ова истражувачите создадоа компактен биопринтер за развој на биолошки ткива со микрофиламентни структури. Тој сега работи да ја донесе оваа технологија на пазарот.
„Нашата цел е да создадеме модели на човечко ткиво за скрининг на лекови со висок пропуст и други апликации“, објаснува Лиу.
Човечкото тело е составено од различни ткива, секое со специфични структури и функции. Овие ткива, како мускулите, тетивите, сврзното ткиво и нервното ткиво, покажуваат организирани клеточни аранжмани. Оваа организација е клучна за нивното правилно функционирање. За да ги реплицираат природните ткивни структури во лабораторијата, истражувачите создаваат 3D скелиња користејќи биопринтери. Овие скелиња служат како шаблон за растење на клетките, што резултира со совршено структурирано ткиво.
Инженерските ткива може да се користат за различни намени, вклучувајќи хируршки замени, медицински истражувања и производство на храна. Интересно е тоа што тие можат да ги поправат оштетените нерви, да моделираат болести за тестирање на лекови и да произведуваат месо одгледано во лабораторија.
Во ова дело Лиу прво испечатил скелети од ткиво, а потоа користел нов метод за да создаде високо усогласени, фини нишки. Тој користел желатин осетлив на светлина, кој преминува од течен во цврст кога е изложен на ласерска светлина.
„Онаму каде што го изложуваме со ласер, тој се зацврстува во хидрогел. Секаде каде што ласерот не може да допре, желатинот останува течен“, рече Лиу.
Тој успешно создал микрофиламенти во хидрогелот, споредливи по големина со фиброзните компоненти кои се наоѓаат во природните ткива. Последователно, тој култивирал клетки на ова скеле за да генерира усогласени ткивни структури.
Ласерските зраци покажуваат нерамномерен интензитет на светлина, со области со висока и ниска енергија. Кога материјал чувствителен на светлина е изложен на таков зрак, тој нерамномерно се зацврстува, формирајќи паралелни структури слични на нишки со простори како канали меѓу нив. Овие структури, со дијаметри кои се движат од 2 до 20 микрометри, го имитираат природниот распоред на многу телесни ткива. Кога клетките се воведуваат во овие скелиња, тие растат по каналите, што резултира со усогласени ткивни конструкции.
„Оптичкиот феномен што ги создава микроструктурите на филаментот во гелот одамна им е познат на физичарите и материјалите. Но, сè уште не беше користен во биологијата. Ние сме први“, вели Лиу.
Користејќи го овој метод на печатење, тимот произведе ткивни конструкции слични на ткивата на мускулите, тетивите, нервите и ‘рскавицата. ETH Zurich ја патентираше оваа технологија.
(Interesting Engineering)
(фото: Flickr)
