Водоросли помогут при 3D-печати хрящей

Предыдущие попытки создания хрящевой ткани обычно были связаны с использованием основы из гидрогеля, однако, по данным исследований, такая техника не способствует нормальному росту. Полученные в результате имплантаты оказываются либо недостаточно прочными, либо содержат элементы, препятствующие нормальному росту клеток.

Метод, которым пользуются ученые из Университета штата Пенсильвания, немного отличается от общепринятого подхода. Исследователи считают, что эта технология позволит создавать крупные фрагменты тканей без какой-либо основы. Речь идет о процессе из двух этапов: сначала команда изготавливает крошечные трубки, диаметром всего 0,7-1,2 мм, из альгиновой кислоты, полученной из водорослей. Затем эти трубки наполняются клетками хрящевой ткани, которые растут примерно в течение недели. На этом этапе клетки начинают срастаться друг с другом, но не с альгиновой кислотой. Через семь дней клетки извлекаются из трубок – в результате получаются тонкие полоски хрящевой ткани.

Полученные полоски используются в качестве чернил для 3D-принтера со специально разработанным соплом – он выкладывает материал слоями, создавая необходимую конструкцию. Она может быть любой, в зависимости от особенностей проекта – всего через полчаса ткань становится достаточно прочной, так что ее можно переместить в чашку Петри. Там конструкция погружается в раствор питательных веществ, и полоски хрящевой ткани срастаются в единый фрагмент.

Исследователям удалось изготовить ткань, очень похожую по свойствам на натуральный коровий хрящ, но не настолько прочную. Тем не менее, полученный фрагмент все равно оказался прочнее, чем искусственные хрящи, созданные с помощью гидрогеля. Кроме того, ученые считают, что хрящ будет еще прочнее, если применить его для пересадки пациентам, поскольку давление суставов улучшит его механические характеристики.

Говоря о потенциальном клиническом использовании, исследователи отмечают, что для тестирования на людях необходимо изначально собрать клетки конкретного пациента, чтобы убедиться, что организм не отторгнет искусственный хрящ. С другой стороны, технология предоставит значительную гибкость при производстве имплантатов, за счет отсутствия основ и каркасов. Новый метод также позволит изготовить имплантаты, максимально похожие на настоящие хрящи.