Група дослідників зі 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, прес-реліз доступний на сайті Університету Карнегі - Меллон.
Традиційно 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 подальшого шару необхідно, щоб основою йому служив попередній. Однак ідеально підходять для медичних застосувань колаген, фібрин та інші жоврідні 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 шарам 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 гелеобразними полісахаридами, наприклад, альгіновою кислотою. В якості «трафарету» автори використовували докладні 3D-зображення судин або серця, отримані за допомогою методу магнітно-резонансної томографії. Експерименти виробляли в стерильній атмосфері, желатиновий гель-основу поміщали в закріплену на столику чашку Петрі. «Голку» принтера вводили в желатин і виробляли печатку матеріалом, який витікав з її носика. У процесі друку відбувалося гелеобразування полісахариду в желатині.
Друк проводився при температурі від 4 до 22 ° С, щоб гель-основа не розплавилася. По закінченню температуру піднімали до 37 ° С, що дозволяло легко видалити желатинову матрицю. Така температура є неруйнівною не тільки для надрукованих об'єктів, але і для живих клітин, які можна включити до складу суміші, що друкується.
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 цієї роботи вдалося пристосувати для цієї мети звичайні 3D-принтери, вартість яких у 100 разів менша. Надалі вчені збираються впроваджувати в друковані ними структури справжні серцеві клітини для подальшого формування м'язової тканини і створення «живого» штучного серця.
Катерина Козлякова