Новый метод 3D-биопечати с использованием видимого света

Хрящевая ткань обеспечивает гибкое, гладкое покрытие в тех местах, где кости соприкасаются друг с другом – как, например, в суставах. 3D-печать может быть использована для лечения остеоартрита – болезни, характеризующейся постепенной деградацией хрящевых тканей. В прошлом было опробовано несколько методов 3D-печати хрящевых и других человеческих тканей, но многие из наиболее многообещающих вариантов не оправдали себя из-за необходимости использования ультрафиолетового света, губительного для живых клеток.

Профессор Роки Туан разрабатывает метод печати хрящевых тканей

Профессор Роки Туан, директор Центра клеточной и молекулярной инженерии медицинского факультета Университета Питтсбурга, разработал новый метод печати хрящевых тканей. Вместо ультрафиолетового света, метод 3D-печати Туана использует для полимеризации «био-чернил» свет в видимом диапазоне и, таким образом, является существенным шагом навстречу разработке метода лечения болезни, поражающей до 50% населения планеты в возрасте 60 лет и выше и вызывающей острые боли и потерю подвижности.

«Остеоартрит наносит весомый урон качеству жизни. Существует острая необходимость скорейшей разработки эффективных методов лечения этого заболевания», – рассказывает Туан. «Мы надеемся, что разрабатываемый нами метод позволит добиться прогресса в изучении болезни и, в конечном итоге, приведет к созданию эффективной терапии для людей, страдающих в результате деградации хрящевых тканей или из-за травмированных суставов».

Создание искусственных человеческих тканей, таких как хрящевая, требует трех основных элементов: стволовых клеток (способных преобразоваться в любую клетку организма) пациента, биологических факторов для активации роста определенного вида клеток (в данном случае хрящевых) и матрикса из биосовместимых или биологических материалов для придания ткани соответствующей формы.

Подход Туана подразумевает формирование ткани за счет экструзии тонких слоев стволовых клеток, инкапсулированных в растворе, сохраняющем необходимую форму. Кроме того, раствор обеспечивает необходимые факторы роста и позволяет надеяться на использование тонкого печатающего зонда, с помощью которого можно было бы создавать новые хрящи прямо на месте воспаления. В будущем, такая технология позволила бы эффективно бороться с травмами суставов.

3D-биопечать оказалась полезной и для других задач Туана. В другом исследовании на тему хрящевых тканей Туан и его команда разработали «тканевые чипы», имитирующие соединение хрящевых и костных тканей. Чипы шириной в 4мм и толщиной 8мм используются для исследования причин возникновения остеоартрита, которые до сих пор не до конца ясны, а также для тестирования лечебных препаратов.

Последним шагом проекта станет комбинирование 3D-печатного метода с использованием нановолокон для создания более прочных матриксов, что должно привести к образованию хрящевых тканей, наиболее близких по характеристикам к натуральным аналогам. Все это может показаться научной фантастикой, но быстрый прогресс биопечати вселяет надежду на успех.

Термин «биопечать» становится таким же обыденным, как «искусственные стволовые клетки», а ученых все больше привлекает идея производства искусственных человеческих тканей. Остается лишь ждать практического применения новых технологий в клинических условиях.

Статья подготовлена для 3DToday.ru