Коронарна артерія, створена методом 3D-біопечаті.
Поки не введено в медичну практику метод відновлення серцевого м'яза після інфаркту, єдиним шансом для багатьох пацієнтів залишається пересадка серця. Донорських органів не вистачає, тисячі людей чекають своєї черги на операцію. Робота колективу вчених Університету Карнегі - Меллон наближає майбутнє, в якому для порятунку хворих з пошкодженим серцем донори не будуть так гостро необхідні.
«Ми змогли взяти отримані за допомогою МРТ зображення коронарних артерій і об'ємні зображення ембріональних сердець і» надрукувати «їх на 3D-біопринтері з безпрецедентною роздільною здатністю і якістю з дуже м'яких матеріалів, таких як колагени, альгінати і фібрини», - розповідає Адам Файнберг (Adam W. Feinberg), Файнберг керує науковою групою, що займається регенеративною терапією та біоматеріалами. Про результати роботи групи 23 жовтня опублікована стаття в журналі Science Advances.
Традиційні 3D-принтери дозволяють виготовляти тверді предмети, зазвичай з пластику або металу, і вони працюють, нарощуючи матеріал шар за шаром. Друк кожного шару вимагає підтримки нижчих шарів, тому робота з м'якими матеріалами ускладнена.
«3D-друк з використанням різних матеріалів - це загальна тенденція в тканинній інженерії в останнє десятиліття, але досі ніхто не розробив метод друку з використанням як матеріалу гелеобразного колагену або фібрину», - зазначає Томас Хінтон (Thomas J. Hinton), провідний автор дослідження.
"Складність роботи з м'якими матеріалами в тому, що вони руйнуються під дією власної ваги, коли 3D-друк відбувається в повітрі, - пояснює Файнберг. - Ми розробили метод друку, коли ці м'які матеріали знаходяться всередині підтримуючої ванни. По суті, ми друкуємо один гель всередині іншого гелю, що дозволяє нам точно позиціонувати м'який матеріал шар за шаром ".
Однією з головних переваг нової техніки є те, що підтримуючий гель може бути легко розтоплений і видалений при нагріванні до температури тіла, що не пошкодить ніжні біологічні молекули або живі клітини, які були використані для біопечатки. Наступним кроком дослідницької групи буде використання реальних клітин серця в цих 3D-друкованих тканинних структурах, для того, щоб сформувати скоротні м'язи.
Роботи з розвитку біопечаті ведуться широко, але на сьогоднішній день більшість 3D-біопринтерів дуже дорогі - їх вартість 100 000 доларів і вище. Робота з цією технікою вимагає спеціальних знань, все це обмежує поширення і уповільнює розвиток технології. Групі Файнберга вдалося створити 3D-принтери, які коштують менш ніж 1000 доларів, у них використовується програмне забезпечення з відкритим вихідним кодом.
«Не тільки низька вартість, а й програмне забезпечення з відкритим вихідним кодом для тонкого налаштування параметрів друку оптимізує те, що ми робимо, і максимізує якість того, що ми друкуємо», - говорить Файнберг.