Согласно недавнему исследованию Университета Карнеги-Меллона, исследователи вывели 3D-печать на новый уровень: с помощью 3D-печати они воссоздают человеческое сердце, а также создают копии артерий, костей и мозга — и все это печатается из биологических материалов.
«Нам удалось сделать МРТ-снимки коронарных артерий и трехмерные изображения эмбриональных сердец, а также напечатать их на трехмерной биопечати с беспрецедентным разрешением и качеством из очень мягких материалов, таких как коллагены, альгинаты и фибрины», — рассказал Адам Файнберг, автор исследования и доцент кафедры материаловедения и биомедицинской инженерии в Университете Карнеги-Меллона.
Каждый год тысячи американцев страдают от сердечной недостаточности и попадают в лист ожидания на пересадку сердца, поскольку сердечная ткань не способна к самовосстановлению после повреждения. Согласно пресс-релизу, это новое направление может привести к миру, в котором пересадка органов не потребуется для восстановления повреждённых органов.
3D-печать обычно подразумевает создание твёрдых объектов из пластика или металла, после чего материал наносится на поверхность слой за слоем, формируя трёхмерный объект. Однако для этого требуется прочная система поддержки, поэтому печать с использованием мягких гелей встречается редко.
«3D-печать различных материалов стала распространённой тенденцией в тканевой инженерии в последнее десятилетие, но до сих пор никто не разработал метод сборки распространённых гелей для тканевой инженерии, таких как коллаген или фибрин», — сказал Т. Дж. Хинтон, ведущий автор исследования и аспирант кафедры биомедицинской инженерии в Университете Карнеги-Меллона.
Поскольку мягкие материалы (например, желе) имеют тенденцию разрушаться под собственным весом, исследователи разработали метод, при котором они печатались внутри поддерживающего материала. Каждый гель печатался внутри другого, что позволяло исследователям точно позиционировать мягкий гель в процессе печати, слой за слоем.
Используя эту технологию, исследователи разработали термин FRESH, или «Свободное обратимое встраивание взвешенных гидрогелей». По словам исследователей, гель-подложку можно легко расплавить и удалить при нагревании до температуры тела, что не влияет на хрупкие биологические молекулы или живые клетки, полученные методом биопечати.
Следующим шагом исследователей станет включение настоящих сердечных клеток в напечатанные на 3D-принтере структуры тканей с использованием каркаса, который поможет создать сократительную мышцу.
«Используя программное обеспечение с открытым исходным кодом, мы получаем возможность точно настраивать параметры печати, оптимизировать процесс и максимально повышать качество печати», — сказал Файнберг.
«Это действительно позволило нам ускорить разработку новых материалов и внедрение инноваций в этой области. И мы также вносим свой вклад, выпуская наши проекты 3D-принтеров под открытой лицензией».