Почему это важно: Получение органа для пересадки - почти невозможный процесс. В результате более одного из десяти человек, ожидающих трансплантации органов, умирают до того, как они ее получат, а ждут тысячи людей. Ученые долгое время усердно работали, и сегодня они сделали еще один шаг к прорыву в развитии биопечатных сосудистых (кровяных) сетей органов.
В течение последних нескольких лет исследователи не могли построить сосудистую сеть органа с необходимой прочностью или сложностью. Предыдущие попытки создать сложную систему срывались с первого «вздоха», в то время как более простые и прочные системы не могут получить достаточное количество кислорода и питательных веществ. Группа исследователей из Университета Райса разработала метод биопечати, который позволяет им набирать сложность, сохраняя при этом силу, позволяя органам, так сказать, дышать.
В качестве доказательства концепции они напечатали часть легкого размером с пенни, которая могла вводить кислород из окружающей среды в кровь, которая текла через него без кислорода. Однажды их метод можно будет расширить, чтобы сконструировать целое легкое или развить его в другие органы, и его можно даже сделать с использованием некоторых собственных клеток пациента, чтобы предотвратить отторжение органа.
В статье на первой странице журнала Science они объясняют, как они это сделали: гидрогель и пищевой краситель.
Опираясь на метод биопечати с открытым исходным кодом, называемый аппаратом стереолитографии для тканевой инженерии, ученые 3D напечатали сосудистую сеть слой за слоем из нового типа светочувствительного гидрогеля (материала, схожего с телом).. Гидрогель невероятно особенный, потому что он принимает большое количество встроенных в него клеток, а также потому, что он затвердевает в присутствии синего света, позволяя формовать каждый слой, а затем затвердевать.
Наши органы на самом деле содержат независимые сосудистые сети - такие как дыхательные пути и кровеносные сосуды легких или желчные протоки и кровеносные сосуды в печени. Эти взаимопроникающие сети физически и биохимически переплетены, и сама архитектура тесно связана на функцию тканей», - сказал доктор Джордан Миллер, руководитель исследования.
Проблема возникла, когда свет, падающий на новый слой, воздействовал на слои под ним - следствие прозрачности гидрогеля. При рассмотрении потенциальных непрозрачных жидкостей, которые были биосовместимы, было очевидное решение: желтый пищевой краситель. Краситель блокирует достаточное количество света в затвердевшем гидрогеле, не препятствуя процессу в жидком гидрогеле, что позволяет исследователям повысить точность печати. Однако еще многое предстоит сделать.
Различные типы 3D-печатных органов, такие как титановые ребра или дыхательное горло этого человека, работают очень хорошо, но используемые методы печати слишком упрощены для большинства органов.
Наши наименьшие элементы по-прежнему имеют диаметр около 0,3 мм (0,013 дюйма). Это все еще на два порядка больше, чем размер типичной клетки в организме. Поэтому мы хотели бы продолжить совершенствовать наше формирование паттернов. Мы думаем, что это возможно благодаря постоянным инновациям как в методах печати, так и в материалах», - сказала Newsweek соавтор исследования Келли Стивенс.
Очевидной долгосрочной целью исследования является биопечать полностью функционирующих органов, но временной мерой для решения проблемы нехватки органов могут быть временные органы. Поскольку среднее время ожидания органа составляет 3,6 года, синтетические органы с более коротким сроком службы могут быть предоставлены пациентам до тех пор, пока не будет получен настоящий орган или синтетический орган длительного действия.
Временная шкала составляет два десятилетия, и для сотен тысяч людей, которым потребуется пересадка органов в этот период, я желаю всем нынешним и будущим исследователям удачи.