Используя передовую технологию биопечати, ученые впервые смогли напечатать человеческую ткань с функциональной сосудистой сетью на 3D-принтере, что приблизило нас как никогда к тому дню, когда мы сможем заменить поврежденные или стареющие органы нажатием кнопки. Конечно, мы еще не там; биопечать - невероятно сложное предприятие. Особенно с учетом того, что мы до сих пор не до конца понимаем, как работает человеческое тело во многих отношениях, включая то, как клетки просто «знают», как формировать функциональную систему кровообращения.
Основная проблема, связанная с 3D-печатью - или биопечатью - функциональных органов человека, заключалась в воспроизведении невероятно сложной сети человеческого тела, состоящей из вен, артерий и капилляров. Кровеносная система настолько сложна, что насыщенная кислородом кровь находится на расстоянии волоса от любой клетки человеческого тела.
Но впервые ученые из университетов Массачусетского технологического института, Гарварда, Стэнфорда и Сиднея успешно напечатали ткань с неповрежденной и функциональной сосудистой сетью. Эти биопечатные органы являются всего лишь очень ранними прототипами, но они представляют собой очень важный шаг к воспроизведению полной и функциональной замены человеческого органа.
«В то время как воссоздание небольших частей тканей в лаборатории - это то, что мы уже могли сделать, возможность печати трехмерных тканей с функциональными кровеносными капиллярами в мгновение ока - это игра. чейнджер», - говорит д-р Луис Бертассони из Сиднейского университета. «Конечно, упрощенные регенеративные материалы уже давно доступны, но настоящая регенерация сложных и функциональных органов - это то, чего действительно хотят врачи и что действительно нужно пациентам, и это является целью нашей работы.”
Ученые и исследователи использовали то, что по сути является промышленным производственным процессом, для изготовления сосудистой сети путем создания пресс-формы перед созданием ткани органа вокруг нее. Используя биопринтер - более или менее меньший и более сложный струйный принтер - ученые изготовили сеть крошечных взаимосвязанных волокон, сделанных из молекулы на основе сахара, называемой агарозой. Затем эту сахарную «форму» погружали в богатый клетками раствор гидрогеля на основе белка, который затвердевал под воздействием света. Затем сеть биопечатных волокон была удалена и заменена эндотелиальными клетками человека. В течение недели эти клетки самоорганизовались и образовали серию стабильных капилляров.
Общая аналогия, используемая для описания городской системы улиц и автомагистралей, часто состоит в том, чтобы называть их кровеносной системой города. Это удачное сравнение, но, к сожалению, невероятное упрощение по сравнению с человеческим телом. Таким образом, чтобы хотя бы поверхностно понять, насколько сложна система кровообращения человеческого тела, вам нужно расширить эту аналогию и включить в нее не только улицы, шоссе, автомагистрали и магистрали. Вам нужно будет включить большие судоходные пути, железнодорожные сети и маршруты воздушного движения, а также включить наименьшие наименее посещаемые пешеходные дорожки, такие как тротуары, пешеходные тропы, ступеньки на заднем дворе и даже малоиспользуемые тропы в лесах и дикой местности. И этот уровень сложности едва приближается к уровню системы кровообращения в нашем теле.
Подумайте об этом в следующий раз, когда будете печатать голову Йоды на 3D-принтере, и представьте, что пытаетесь воспроизвести ее на микроскопическом уровне, используя практически ту же технологию. Мы еще не там, но мы стали немного ближе.