Ученые Гарварда печатают на 3D-принтере многослойную живую ткань с кровеносными сосудами

Трехмерная биопечать, технология создания человеческих тканей на принтере, находится на раннем этапе развития. Но биопечать будет развиваться гораздо быстрее, чем люди смогут понять и принять ее, согласно данным аналитической фирмы Gartner.

В среду ученые из Гарвардского института биотехнологической инженерии Висса объявили, что с помощью нескольких печатных головок и модифицированных «чернил» они сумели создать сложную живую биоткань с крошечными кровеносными сосудами.

Это открытие – первый, но очень важный шаг к созданию полноценных искусственных биотканей, которые достаточно точно имитируют естественные ткани, чтобы на них можно было испытывать безопасность и эффективность лекарств, а также вживлять их людям взамен поврежденных или зараженных тканей.

«Биоинженеры жаждали получить такую технологию, – сказал Дон Ингбер, доктор медицинских наук, доктор философских наук, руководитель команды по созданию живых биотканей Института Висса, которая и напечатала эту ткань. – Мы можем воссоздавать сосудистую систему в печатной биоткани. Это означает, что теперь мы сможем не только сделать искусственную ткань толще, но и, вероятно, соединить искусственные сосуды с естественными, чтобы обеспечить вживленную ткань кровью. Это поможет имплантату прижиться и функционировать».

Биоинженеры годами пытались напечатать живую человеческую ткань, но им удавалось создать лишь очень тонкие полоски, примерно в три раза тоньше монеты в 10 центов. Пытаясь напечатать более толстую ткань, они сталкивались с тем, что клетки в глубине начинали страдать от нехватки кислорода и других питательных веществ, а также не могли избавиться от отходов жизнедеятельности, таких как углекислый газ. В результате они задыхались и погибали.

Природа обошла эту проблему, пронизав ткани сетью крошечных тонкостенных сосудов, что позволяет им питаться и избавляться от отходов. Ученые удалось воспроизвести эту ключевую функцию.

Чтобы напечатать искусственную ткань на 3D-принтере с определенными свойствами и структурой, ученые разработали не вызывающие отторжения «биочернила» из живых клеток и внеклеточного матрикса, ключевых составляющих живых тканей.

Для создания кровеносных сосудов они разработали еще один вид «чернил» с необычными свойствами: они расплавляются в холоде, а не в тепле. Сначала ученые распечатали связанную сеть нитей из этого необычного вещества внутри живой ткани, затем расплавили их охлаждением и откачали жидкость. Так получилась сеть тонкостенных трубочек или сосудов. После этого они ввели туда человеческие эндотелиоциты, которые в свою очередь превратились в кровеносную систему.

Возможность поддерживать жизнь клеток внутри ткани – это поистине «шаг вперед в создании 3D-печатной живой ткани», – сказала Дженнифер Льюис, доктор наук и ведущий исследователь. Ее команда вместе с автором проекта Дэвидом Колески, студентом магистратуры Школы инженерии и прикладных наук и Института Висса, рассказала о результатах работы журналу Advanced Materials.

Сейчас ученые занимаются созданием функционирующей 3D-печатной ткани, которая будет настолько точно походить на естественную, что на ней можно будет испытывать безопасность и эффективность лекарств. Также они могут пролить свет на некоторые не вполне изученные процессы, происходящие в живой ткани: заживление ран, рост кровеносных сосудов и развитие опухолей.

Статья подготовлена для 3dtoday.ru