Фабрика здоровых органов: Распечатка тканей
Четыре последних года группа профессора Габора Форгакса (Gabor Forgacs) работала над усовершенствованием процесса распечатывания тканевых структур сложной формы — в идеале, он должен позволять «напечатать» отдельные человеческие органы. В своем последнем исследовании ученые обнаружили, что распечатывание таких структур не влияет на жизне- и работоспособность отдельных клеток. Более того, процесс во многом напоминает естественное образование органов и тканей.
Вместо чернил ученые использовали особые сферические частицы, включающие от 10 до 40 тыс. живых клеток. Частицы эти с помощью трехмерной печати наносили на подходящую биоразлагаемую подложку. Нанесенные на нее сферы сливались в единую структуру, подобно тому, как мелкие капли воды сливаются в более крупные. «Если достаточно подождать, — комментирует профессор Форгакс, — отдельные сферы сольются в одну большую сферу». Чтобы предотвратить это, достаточно удалить подложку, остановив рост в нужный момент.
До недавнего времени два момента существенно ограничивали возможности распечатывания достаточно протяженных тканевых структур из большого числа клеток. Во-первых, для этого требовалось доставлять строго определенные клетки в строго определенные локации. Во-вторых, их еще следовало объединить в единое целое и заставить работать. Однако, профессор Форгакс утверждает, что об обеих сложностях можно попросту забыть.
По мере того как структура ткани начинает формироваться, клетки сами проходят естественный процесс сортировки — в точности такой, какой происходит в естественных условиях. К примеру, артерия содержит три разных типа клеток — клетки эндотелия, клетки гладких мышц и фибробласты — и каждый из них должен располагаться в определенных частях сосуда. По мере того, как при печати тысячи клеток постепенно наносятся на подложку, они сами мигрируют в нужное место, чтобы сформировать подходящую структуру.
Для изучения второй сложности ученые выделяли клетки из сердца цыпленка и использовали их в качестве «био-чернил». Проблема состоит в том, что все клетки, работающие в сердечной ткани, должны быть строго синхронизированы друг с другом, чтобы сердце совершало сокращения. После того, как такая ткань была распечатана, клетки не бились в унисон, но когда отдельные микросферы слились, структура сама «нашла нужный ритм» и запустилась! Габор Форгакс добавляет: «Исследование показывает, что можно использовать разные виды клеток в смеси, и что нет нужды строго располагать клетки и контролировать весь процесс. Природа сама берет на себя важную часть работы».
Работа группы Форгакса поддерживается 5-миллионным грантом американского Национального фонда науки, она уже привлекла внимание бизнесменов — в том числе и фармацевтических компаний, которые планируют использовать такие напечатанные органы и ткани в тестировании новых препаратов. Впрочем, вопросами «распечатки» органов и тканей занимаются и другие исследовательские группы. О работе одной из них мы уже писали: «Челюсть в печать». Трехмерная печать может найти и другие применения — например, в... строительстве («Распечатаем — будем жить»).
По сообщению PhysOrg.Com