Кровеносные сосуды научились печатать из полисахарида, желатина и стволовых клеток
В течение последних месяцев появилось целых три революционных технологии печати кровеносных сосудов. Исследователи из Бостонского женского госпиталя создали их из полисахарида агарозы, ученые из Гарварда использовали особые биочернила, а японские медики представили технологию на основе стволовых клеток.
В последнее время начался настоящий бум медицинской 3D печати. С помощью новых технологий удалось создать такие жизненно важные органы, как печень, сердце, легкие. Параллельно выращиваются искусственные органы: недавно на нескольких примерах ученые показали, как определенные условия могут запустить рост стволовых клеток, которые затем превращаются в развивающийся мозг, печень, глаз. Однако все проекты по регенерации органов не могут полноценно развиваться из-за отсутствия кровеносных сосудов. Их воспроизвести не получалось, хотя разработок в этой сфере велось немало. И вот в течение нескольких последних месяцев искусственные сосуды удалось создать сразу в нескольких лабораториях мира.
Так, на днях на Phys.org опубликовали результаты работы команды исследователей из Бостонского женского госпиталя, которым удалось при помощи трехмерной биопечати создать полноценные кровеносные сосуды. В основе технологии - полисахарид агарозы, полученный естественным путем. Из него напечатали специальную прочную форму для отливки сосудов и покрыли ее слоем особого желатинообразного вещества - гидрогеля. Полученный сосуд затем укрепили посредством специальной световой обработки.
Новая технология позволит печатать участки кровеносной системы человека на замену поврежденной. Кроме того, благодаря искусственным сосудам можно будет тестировать новейшие медикаменты, не прибегая к лабораторным опытам на животных и людях.
Два месяца назад о новой технологии печати 3D сосудов объявили и исследователи из Гарвардского университета. Материаловед Дженнифер Левис и ее команда создали ткань, соединенную с мельчайшими кровеносными сосудами. Чтобы напечатать трехмерные тканевые конструкции, исследователям понадобились функциональные чернила с полезными биологическими свойствами. Они разработали несколько видов биочернил, содержащих ключевые ингредиенты живых тканей. В одних был внеклеточный матрикс - биологический материал, связывающий клетки в ткань, вторые содержали как внеклеточный матрикс, так и живые клетки. А чтобы создать кровеносные сосуды, исследователи разработали чернила, которые плавятся при охлаждении, а не при нагревании. Напечатав сеть из нитей, расплавив их путем охлаждения материала и удалив образовавшуюся жидкость, получили сеть полых трубок, имитирующих сосуды.
Возможность формировать функциональные сосудистые сети в 3D-тканях до их имплантации не только позволит создавать ткани большей толщины, но и открывает перспективу хирургического подключения этих сетей к естественной васкулатуре, что значительно повысит приживление искусственной ткани.
Группа специалистов из японского Университета префектуры Сага (Saga University) под руководством доктора Коичи Накаямы и компания Cyfuse Biomedical для печати кровеносных сосудов использовали донорские стволовые клетки. Чтобы воспроизвести трехмерную структуру сосудистой ткани, они оборудовали 3D-принтер специальными иглами длиной 10 мм и шириной 0,1 мм. Меняя количество игл и расстояние между ними, удалось в течение десяти дней напечатать сосуды диаметром 2-3 мм.
Они могут пригодиться не только для трансплантации, но и для проведении процедуры гемодиализа, во время которой кровь пациента прогоняется через специальную машину. Обычно для этого используются искусственные сосуды из резины, что в некоторых случаях вызывает бактериальное инфицирование. Сосуды, выращенные из клеток пациента, естественным образом поддерживают его иммунитет. Эта технология уже запатентована на територии Японии, США, Китая и Сингапура. Исследователи надеются завершить все необходимые клинические тесты к 2018 и начнут применение искусственных сосудов на практике.
