Нова техника за 3Д печатење може брзо да произведе биолошки ткива, надминувајќи ги постоечките методи за десет пати. Истражувачи од Државнот универзитет на Пенсилванија создадоа нова техника за 3Д биопечатење наречена Интегриран систем за изработка на ткиво за биопечатење (HITS-Bio) со висок пропуст.
Оваа нова техника на биопечатење користи клеточни кластери, наречени сфероиди, за производство на сложено ткиво. Овој развој може да доведе до иднина каде што оштетените органи би можеле да се заменат со ткиво израснато во лабораторија, а болестите би можеле да се проучуваат во многу прецизни модели.
„Оваа техника е значаен напредок во брзото биопечатење на сфероиди. Овозможува биопечатење на ткивата на начин со голема брзина со многу поголема брзина од постоечките техники со висока одржливост на клетките“, рече Ибрахим Т. Озболат, професор по инженерска наука и механика, биомедицинско инженерство и неврохирургија на Универзитетот.
Традиционалното 3Д печатење ги гради ткивата слој по слој на биокомпатибилна подлога. Во биопечатењето „мастилото“ е жив материјал составен од клетки и често клетки суспендирани во хидрогел. Но, биопечатењето се соочува со предизвици. Една голема пречка е да се постигне висока густина на клетките што се наоѓа во природните ткива. Ова е од клучно значење за ткивото да функционира правилно.
Сфероидите – со нивната густина слична на човечка клетка – нудат ветувачка алтернатива за биопечатење на ткиво. Додека 3D печатењето сфероиди е ветувачки пристап за создавање ткиво со густина на клетките слични на човекот, сегашните техники имаат ограничувања. Постојните методи можат да ги оштетат клетките или се премногу бавни и незгодни за да бидат практични.
Истражувачите го развија овој HITS-Bio за да ги решат овие проблеми. HITS-Bio користи „дигитално контролирана низа на млазници“, која се состои од повеќе млазници способни за тридимензионално движење. Интересно е што овој дизајн овозможува манипулација со повеќе сфероиди одеднаш. Ова овозможува побрзо и попрецизно поставување на сфероиди, овозможувајќи создавање на сложени ткивни структури со прилагодени обрасци.
„Потоа можеме многу брзо да изградиме скалабилни структури. Тој е 10 пати побрз од постоечките техники и одржува повеќе од 90% висока одржливост на клетките“, рече Озболат.
За да го тестира HITS-Bio, тимот фабрикуваше ткиво од рскавица од еден кубен сантиметар користејќи 600 сфероиди за помалку од 40 минути. Оваа брза изработка ги надминува постоечките техники за биопечатење.
Тимот продолжи со дополнително тестирање на оваа нова техника на биопечатење кај модели на стаорци. Техниката била искористена за поправка на коскеното ткиво кај модел на стаорец. Истражувачите го покажаа клиничкиот потенцијал на HITS-Bio со директно печатење на сфероиди во рана на черепот кај стаорец за време на операцијата. За оваа операција овие сфероиди биле специјално програмирани со микроРНК за да се диференцираат во коскени клетки. Ова го забрза процесот на заздравување.
„Бидејќи ги доставувавме клетките во високи дози со оваа техника, таа всушност го забрза поправката на коските“, рече Озболат во соопштението за печатот.
Раната покажа стапка на заздравување од 91% по три недели и 96% стапка на заздравување по шест недели.
HITS-Bio отвора нови можности за создавање функционални ткива и органи. Тимот моментално работи на интегрирање на крвните садови во биопечатени ткива. Ова може да овозможи поширок опсег на клинички апликации како што е трансплантацијата.
Студијата за ова откритие е објавена во списанието Nature Communications.
(Interesting Engineering)
(фото: Pexels)
