Новый метод лазерной 3D-биопечати позволяет точнее управлять клетками

Обычно в ходе 3D-биопечати клетки высаживаются на миниатюрный каркас, где они развиваются, превращаясь в новую ткань. У этого метода есть ряд недостатков и ограничений – плотность клеток может быть слишком низкой, а их распространение бывает медленным и неравномерным.

Ученые работают над множеством новых методов, включая микрогидродинамику, магниты и роботов. Многие из этих процессов в той или иной мере ограничены, например, с точки зрения материалов и биосовместимости. В другой разработке применяется так называемый «оптический пинцет» — низкоинтенсивный лазер, предоставляющий большую точность манипуляций на микроуровне. Лазеры управляются автоматизированным мотором, запрограммированным с помощью виртуальной 3D-модели – таким образом, клетки выстраиваются в необходимую конструкцию. Проблема данного метода в том, что мощный лазер может повредить живые ткани.

Команда из Национального университета Сингапура предложила использовать золотые наностержни – их присутствие в микросреде позволяет поглотить лазерное излучение и превратить его в тепло. Повышенный уровень поглощения энергии позволяет точнее управлять конструкциями с помощью низкоинтенсивных лазеров, а также предоставляет большую свободу действий. В ходе испытаний ученые использовали специальный гидрогель, в котором поглощение термальной энергии приводит к конвекции. Управляя лазером и направлением конвекции, можно выстроить клетки определенным образом без каркаса.

Низкоинтенсивные лазеры позволяют точнее управлять процессами на микроуровне, снижая риск повреждения биологического образца. Разработка может оказаться исключительно полезной, помогая добиться результатов, невозможных с другими методами 3D-печати. Беспрецедентная точность позволяет говорить о потенциале технологии не только для 3D-биопечати, но и в регенеративной медицине, тканевой инженерии и биологическом аддитивном производстве.