Исследователи из Хьюстонского методистского научно-исследовательского института потенциально разработали способ 3D-печати живой клеточной ткани без использования ненадежных методов струйной печати. Применяя основные концепции китайской ксилографии, ученые сообщают, что почти все клетки выживают в процессе печати и могут быть напечатаны на любой поверхности практически любой формы.
Недавние исследования в области биопечати живой клеточной ткани с помощью технологии струйной печати с электроприводом были в основном успешными, но обычно только от 50% до 80% клеток выживают в процессе печати. Это не только значительно снижает жизнеспособность любых 3D-печатных биологических объектов, но и расточительно и часто может сделать процесс ненадежным и разочаровывающим для ученых. Однако этот новый метод может создавать двухмерные массивы клеток с почти 100% выживаемостью клеток всего за тридцать минут, с расстоянием между клетками всего пять микрометров, и может применяться к нескольким типам клеток. Эта новая технология получила название Block-Cell-Printing или BloC-Printing.
«Сейчас клеточная печать используется по-разному - для разработки лекарств и в исследованиях регенерации тканей, функций клеток и межклеточных взаимодействий», - объяснил ведущий исследователь Лидонг Цинь. делается, когда клетки живы и активны. Обычно выживаемость составляет от 50 до 80 процентов, когда клетки выходят из струйных сопел. Для сравнения, мы видим, что почти 100 процентов ячеек в BloC-Printing выживают в процессе печати.”
Используя черты микротекучести, физики жидкостей на микроскопическом уровне, технология BloC-Printing включает в себя направление живых клеток в крюкообразные ловушки в силиконовой форме. Клетки перемещаются по колонке в форме, встраиваясь в любые доступные слоты, в конечном итоге создавая линии совершенно жизнеспособных клеток, которые быстро прикрепляются к питательной среде. После удаления формы живые клетки остаются, а расстояние между ними и их положение полностью настраиваются во время создания формы. В общем, представьте те резиновые штампы, которые вы использовали в детстве. Сначала вы обмакиваете их в чернила или краску, а затем штампуете на листе бумаги. Штамп будет силиконовой формой, краска - жизнеспособной клеточной культурой, а бумага - средой для выращивания.
Исследовательская группа Циня в настоящее время использует BloC-Printing для изучения раковых клеток и первичных нейронов. Возможность печатать их в сетке позволяет им исследовать их рост по отношению к нераковым клеткам. Выявляя признаки, характерные для раковых клеток на определенных стадиях развития, они потенциально могут начать определять, на какой стадии рака находится пациент, помогая в выборе вариантов лечения и постановке окончательного диагноза. Они также смогли использовать эту технику для печати сетки клеток мозга, которые образовывали синаптические и аутаптические соединения.
«Созданные нами клеточные соединения могут быть полезны для будущих исследований передачи нейронных сигналов и регенерации аксонов», - сказал Цинь. «Такая работа может быть полезна для понимания болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний».
Хотя BloC-Printing еще не может печатать многослойные структуры или работает так же быстро, как струйная печать биоматериала, Цинь считает, что эта технология имеет большой потенциал для использования в скрининге лекарств, РНК-интерференции и изучение взаимодействия клеток и молекул. Также необходимо учитывать стоимость: производство формы BloC стоит всего около 1 доллара, после чего все, что нужно, - это несколько живых клеток, чашка Петри и шприц. Сравните это с ценой от 10 000 до 200 000 долларов за струйный клеточный принтер, и вы поймете, почему исследователи надеются на более дешевую альтернативу.