Новый метод 3D-печати позволяет изготовить сложные конструкции из человеческих клеток (+ видео)

Пока исследователи экспериментируют с произведенными с помощью биопечати объектами, такими как человеческие уши, наиболее трудной и почти невозможной задачей остается создание мягких органов, у которых нет или почти нет внутренних поддерживающих структур. В особенности, это касается органов и венозных систем, которые обычно разрушаются под собственным весом еще до завершения процесса биопечати.

Несмотря на трудности, команде ученых из Университета Флориды удалось разработать метод, делающий возможной 3D-печать ранее недоступных конструкций из мягких материалов, таких как человеческие клетки или даже гибкие электронные схемы. В ходе этого процесса материал для 3D-печати вводится в специальный гель, который удерживает его на месте и не дает частицам обвалиться. Новый метод может позволить создавать с помощью 3D-печати сложные органы из собственных клеток пациента. Конечно, печать новых жизнеспособных органов станет доступна, разве что, в отдаленном будущем, однако разработка может оказаться полезной уже сейчас – для изготовления суррогатных органов, максимально похожих на настоящие, для медицинских исследований или испытания лекарств.

Новый процесс 3D-печати стал возможным благодаря доступному в продаже гранулированному гидрогелю Carbopol EDT 2020. Этот гель состоит из частиц, ширина которых – всего 7 мкм, за счет чего материал может демонстрировать характеристики как жидкости, так и твердого вещества, в зависимости от давления. Благодаря уникальным свойствам геля экструдер крошечного принтера может проникнуть в материал и внедрить чернила, не нарушая остальную конструкцию. Гель надежно закрепляет содержащиеся в нем частицы, так что по этой технологии можно изготовить почти любой сложный объект. Ученые напечатали, например, трубку, завязанную в узел, несколько матрешек и даже подробную модель медузы – команда представила видеоролик процесса.

«Гранулированный гель поддается, разжижается, обтекает и снова сходится чрезвычайно быстро вокруг движущейся печатной иглы. Попадая в гель, частицы чернил оказываются надежно зафиксированными. За счет этой разработки в процессе 3D-печати уже не нужно думать об укрепляющих веществах или поддерживающих конструкциях», – объясняет Томас Анджелини, исследователь из Университета Флориды.

В ходе разработок Анджелини и команда ученых распечатали объекты из материалов семи разных типов, включая живые клетки. Они использовали клетки человеческой аорты для изготовления искривленных и загнутых систем соединяющихся сосудов, которые сохраняли свою форму в ходе всего испытания. Модели медуз были сделаны из силиконового материала, призванного максимально точно сымитировать анатомию мягких организмов. Исследователи считают, что с помощью новой технологии можно также печатать гибкие электронные детали для создания уникальных микроскопических устройств, которые затем будут внедрены в тело пациента.

Важно отметить, что на сегодняшний день у этого метода есть и некоторые недостатки. Например, 3D-печать происходит крайне медленно – возможно даже настолько медленно, что крупные структуры из живых клеток утрачивают функциональность. Кроме того, извлекать готовые конструкции из геля достаточно проблематично. Сейчас ученые работают над созданием нового, улучшенного гранулированного гидрогеля.