Ученые использовали 4D-биоматериалы для создания искусственной роговицы

Попытки воспроизвести искусственную роговицу в лаборатории оставались безуспешными, пока в прошлом году исследователи из Университета Ньюкасла не использовали 3D-биопечать в многообещающем проекте.

Теперь команда изготовила самостоятельно собирающуюся роговицу из 4D-биоматериалов. Речь идет о биосовместимых веществах и живых клетках, которые изменяются под воздействием внешних стимулов.

В частности, гели на основе коллагена с клетками роговицы (этот материал назвали CCCG) сокращаются – ранее ученые обнаружили, что молекулы-пептидные амфифилы предотвращают сокращение образцов. Поэтому команда изготовила концентрические круги из CCCG, в один из них добавили пептидные амфифилы, а в другой – нет. Таким образом, ученым удалось получить 4D-биоматериал с заранее заданным внутренним стимулом, где сокращение клеток становится биоактуатором для изменения формы и структуры ткани. Спустя пять дней фрагменты из CCCG приобрели изогнутую форму человеческой роговицы. Исследователи объясняют, что именно совместное направленное движение всех клеток позволило добиться необходимой формы.

Ученые также убеждены, что 4D-биоматериалы способны вывести на новый уровень проекты по 3D-биопечати. Новые разработки открывают возможности конструкций, самостоятельно принимающих нужную форму уже после производства. Такой подход позволил бы работать без каркасов, которые впоследствии приходится удалять. Как и в случае с искусственной роговицей, заранее заданные стимулы могут способствовать изменению формы и свойств любых клеток и молекул.