Разработан трехмерный принтер, способный создавать искусственные ткани

Исследователи из Оксфордского Университета (Oxford University, Великобритания) представили трехмерный принтер, способный создавать материалы с некоторыми свойствами живых тканей.

Материал нового типа состоит из тысяч соединенных водяных капель, заключенных в липидные пленки, и способных воспроизводить некоторые из функций живых клеток внутри организма человека.

Напечатанные «капельные сети» могут стать строительными блоками для доставки лекарственных препаратов и потенциально однажды смогут заместить или восполнить поврежденные ткани. Благодаря тому, что капельные сети являются полностью синтетическими, не содержат генома и не требуют репликации, они позволяют избежать некоторых проблем, свойственных другим подходам к созданию искусственных тканей, таким, как использование стволовых клеток.

О своих результатах группа исследователей сообщила в публикации в журнале Science.

«Мы пытаемся создать не материал, обладающий точным сходством с тканями, а скорее структуры, способные выполнять функции тканей, - рассказывает руководитель исследования профессор Хаган Бэйли (Hagan Bayley) из Отделения Химии (Department of Chemistry) Оксфордского Университета, - Мы показали возможность создания сетей из десятков тысяч капель. Капли могут быть «напечатаны» с белковыми порами для создания пронизывающих сеть путей, воспроизводящих нервы и способных проводить электрические сигналы от одной стороны сети к другой».

Каждая капля представляет собой водный компартмент диаметром около 50 микрон. Несмотря на то, что это почти в пять раз превышает размеры живых клеток, исследователи полагают, что нет причин, по которым капли не могли бы быть мельче. Подобные сети остаются стабильными в течение нескольких недель.

«Традиционные трехмерные принтеры не способны выполнить работу по созданию подобных капельных сетей, поэтому в лаборатории в Оксфорде такой принтер сделали по заказу, - рассказывает профессор Бэйли, - К настоящему времени мы создали сети до 35 тысяч капель, однако, размер сети, которую можно создать, в действительности ограничен временем и деньгами. В наших экспериментах мы использовали два различных типа капель, однако, мы могли бы создавать 50 или больше разных видов».

Уникальный 3-D принтер был создан Габриэлем Вилларом (Gabriel Villar), аспирантом из группы профессора Бэйли, главным автором статьи.

Капельные сети могут быть созданы таким образом, что смогут принимать различную форму после «напечатания»: так, например, плоская форма, напоминающая лепесток цветка, «запрограммирована» на сворачивание в полый шар, который нельзя создать при трехмерной печати. Сворачивание, напоминающее движение мышцы, приводится в действие за счет разницы осмоляльности (концентрации растворенных в воде веществ), создаваемой транспортом воды между каплями.

«Мы разработали масштабируемый способ создания нового типа мягкого материала. Напечатанные модули в принципе можно использовать в значительной части биологических структур», - поясняет Габриэль Виллар.

Оксфордские ученые продемонстрировали эксклюзивный программируемый трехмерный принтер, способный создавать материалы с определенными свойствами живых тканей: сеть из 500-микронных капель с электропроводным путем между электродами, мимикрирующими нерв» (фото: Oxford University/G Villar)

По материалам University of Oxford

Оригинальная статья:
Gabriel Villar, Alexander D. Graham, Hagan Bayley. A Tissue-Like Printed Material. Science, 5 April 2013: Vol. 340 no. 6128 pp. 48-52 DOI: 10.1126/science.1229495