Ученые Лундского университета (Швеция) разработали биологические чернила, позволяющие печатать на 3D-принтере дыхательные пути человека

blank

Исследователи из Университета Лунда разработали биочернила, которые  позволяют создавать трехмерную биопечать дыхательных путей небольшого размера с помощью клеток пациента. Конструкции, напечатанные на 3D-принтере, являются биосовместимыми и поддерживают рост новых кровеносных сосудов в трансплантированном материале. Это важный первый шаг к 3D-печати органов. Новое исследование опубликовано в Advanced Materials.

Хронические заболевания легких являются третьей по значимости причиной смерти во всем мире с ежегодными расходами ЕС более 380 миллиардов евро. Многие хронические заболевания неизлечимы, и единственным выходом для пациентов на конечной стадии является трансплантация легких. Однако донорских легких недостаточно для удовлетворения клинических потребностей.

Поэтому исследователи ищут способы увеличить количество легких, доступных для трансплантации. Один из подходов — изготовление легких в лаборатории путем объединения клеток с биоинженерным каркасом.

«Мы начали с малого с изготовления небольших трубок, потому что это свойство присутствует как в дыхательных путях, так и в сосудистой сети легких. Используя наши биочернила со стволовыми клетками, выделенными из дыхательных путей пациента, мы смогли произвести биопечать небольших дыхательных путей, которые имели несколько слоев клеток и оставались открытыми с течением времени», — объясняет Дарси Вагнер, доцент и старший автор исследования.

blank

Небольшие дыхательные пути с трехмерной биопечатью, состоящие из двух типов клеток (синего и желтого), остаются открытыми с течением времени.

Исследователи впервые разработали биочернила (материал для печати с клетками) для 3D-биопечати тканей человека. Биочернила были созданы путем объединения двух материалов: материала, полученного из морских водорослей, альгината и внеклеточного матрикса, полученного из ткани легких.

Эти новые биочернила поддерживают биопечать материал на нескольких этапах его развития в ткани. Затем они использовали биочернила для 3D-биопечати небольших дыхательных путей человека, содержащих два типа клеток, обнаруженных в дыхательных путях человека. Однако этот биочувствительный элемент можно адаптировать для любого типа ткани или органа.

«Эти биочернила нового поколения также поддерживают созревание стволовых клеток дыхательных путей в несколько типов клеток, обнаруженных в дыхательных путях взрослого человека, что означает, что нужно печатать меньше типов клеток, что упрощает количество сопел, необходимых для печати ткани, состоящей из нескольких типов клеток», — говорит Дарси Вагнер.

Вагнер отмечает, что необходимо улучшить разрешение для 3D-биопечати более дистальных отделов легочной ткани и воздушных мешков, известных как альвеолы, которые жизненно важны для газообмена: «Мы надеемся, что дальнейшие технологические усовершенствования доступных 3D-принтеров и дальнейшие достижения в области биочувствительности позволят биопечать с более высоким разрешением, чтобы создавать более крупные ткани, которые можно было бы использовать для трансплантации в будущем. Нам еще предстоит пройти долгий путь».

blank

Инфильтрация кровеносных сосудов в 3D-биопечати.

Команда использовала мышиную модель, очень напоминающую иммуносупрессивную терапию у пациентов, перенесших трансплантацию органов. При трансплантации они обнаружили, что конструкции, напечатанные на 3D-принтере из новых биочернил, хорошо переносятся и поддерживают новые кровеносные сосуды.

«Разработка этих новых биочернил —  значительный шаг вперед, но важно продолжить проверку функциональности малых дыхательных путей с течением времени и изучить осуществимость этого подхода на моделях крупных животных», — заключает Мартина Де Сантис, первый автор. исследования.

 

Поделиться

Источник