Ученые добились беспрецедентно высокого разрешения 3D-биопечати

Такого разрешения удалось добиться с помощью сильного электрического поля между печатной головкой и платформой – технологию назвали «электропечатью расплавленного материала». Новый способ позволил ученым использовать 3D-биопечать для выращивания максимально единообразных клеток с точки зрения формы и размера. Ученые подчеркивают, что 3D-печать в таких масштабах обеспечивает действительно трехмерную среду для клеток.

После 3D-печати исследователи проанализировали рост клеток с помощью конфокального микроскопа – они сравнили разные варианты сочетания и расположения волокон. Полученные изображения классифицировали и обработали алгоритмами искусственного интеллекта. Таким образом команда сравнила типы клеток и особенности среды. Известно, что в местах связи с внеклеточным матриксом (внешней средой) клетки образуют фокальные контакты – через них осуществляется взаимодействие с матриксом. Исследователи использовали фокальные контакты для измерения и анализа количественных показателей, на основе которых можно с точностью определить форму и особенности каждой клетки.

Всесторонний анализ показал, что определенная структура внешней среды обеспечила создание максимально единообразных клеток. Такие культуры могут оказаться полезными в биомедицинских исследованиях – ученые объясняют, что форма клеток влияет на их функции, именно поэтому новый подход поможет проводить максимально точные и надежные измерения. В частности, команде удалось продемонстрировать, что некоторые стволовые клетки в напечатанной на 3D-принтере конструкции сохраняют свои функции значительно дольше по сравнению с двухмерной средой. Новую технологию 3D-печати можно будет применить для производства большого количества единообразных человеческих клеток, в том числе, для создания искусственных органов. Кроме того, использованный в проекте материал – это расплав полимера, уже одобренного FDA (Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и лекарственных препаратов США).

Исследователи уверены, что новую систему 3D-печати можно использовать также для «метаматериалов» — синтетических веществ с уникальной структурой, которые позволяют получить конструкции со специфическими оптическими или электрическими свойствами.