Российские ученые создали основу для выращивания человеческих органов
Исследователи из Курчатовского института, МФТИ и Института электрофизики и электроэнергетики РАН разработали способ изготовления материалов со сложной геометрией из полимерных волокон. Предложенный ими метод может использоваться для создания аналога экстрацеллюлярного матрикса в тканевой инженерии.
Работа описана в статье, опубликованной Chemical Engineering Journal. За основу исследователи взяли метод электроспиннинга (электроформования), успешно применяемый для получения полимерных микро- и нановолокон. Под действием сильного электрического поля полимерный раствор на кончике капилляра вытягивается в тонкое волокно, которое дрейфует на подложку (приемный коллектор). Осаждаясь, полимерные волокна формируют готовый нетканый материал.
Из него можно создать «каркас» – своего рода «арматуру» для клеточных слоев. Если созданный по индивидуальному проекту полимерный каркас «заселяется» стволовыми клетками пациента, то таким образом можно «вырастить» орган, идеально подходящий для пересадки.
Однако чтобы воспроизвести структуру органа, зачастую требуется очень сложная архитектура материала, воспроизводящая морфологию нативных тканей. Например, во внутренней оболочке стенки кровеносного сосуда волокна направлены параллельно току крови, а в средней — по кругу. Это требуется для обеспечения прочности сосуда при движении пульсовой волны крови, в этом случае растягивающие усилия направлены в разные стороны.
Таким образом для направленного роста клеточных культур требуется сложноупорядоченная морфология полимерного каркаса. Чтобы реализовать эту идею, необходимо контролировать ориентацию и укладку каждого волокна. Авторы статьи предложили сделать это за счет управления положением электрогидродинамической полимерной струи в процессе дрейфа в сторону коллектора.
«Сейчас в нашей конструкции на подложке – четыре электрода, — поясняет начальник отдела нанобиоматериалов и структур Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий Ксения Луканина. — Мы можем контролируемо управлять ориентацией слоев волокон, вплоть до монослоя. Увеличивая количество электродов, меняя их расположение, можно задавать все более и более сложную геометрию, контролируя в буквальном смысле положение каждого волокна».
В ближайших планах – объемные полимерные структуры. «Совмещая механическое вращение и предложенный нами метод контролируемой точки осаждения волокна, мы способны создавать гиперболоидные конструкции, наподобие Шуховской башни, или цилиндрические каркасы с перпендикулярно и вдоль уложенными волокнами», – рассказал заведующий лабораторией электрогидродинамических систем Игорь Ребров.
Кроме того, ученые предложили решение для производственного ограничения классического метода электроспиннинга, заключающегося в ограниченности толщины нетканого полотна. Когда на коллекторе накапливается достаточное количество заряженных волокон, осаждение новых прекращается, поскольку нет разности потенциалов, которая заставила бы полимер притянуться.
Исследователи добавили в конструкцию установки возможность изменить полярность прикладываемого электрического поля, таким образом заряд волокон может быть изменен на противоположный. Теперь волокна и коллектор вновь заряжены по-разному, и процесс может быть продолжен. Таким образом, также можно получать ориентированные волокна на диэлектрических поверхностях, что существенно расширяет возможности метода.
«Наша технология занимает нишу между классическим способом, когда материал производится быстро, но без упорядоченной укладки волокон, и 3D-печатью методом стабилизированного электроспиннинга – в этом случае печать происходит поволоконно, но крайне медленно», – пояснил заместитель директора НБИКС-пт по научной работе Тимофей Григорьев.
Новый подход к электроспиннингу позволит получать более сложные природоподобные полимерные структуры для тканевой инженерии. Возможно, со временем созданные по «индивидуальному заказу» полимерные матриксы, заселенные стволовыми клетками самого пациента, решат проблему нехватки донорских органов и избавят от негативных эффектов, связанных с неидеальной совместимостью.
Telegram 
Дзен 
VK Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Большой взрыв мог быть не началом Вселенной, а моментом рождения самой гравитации в привычном нам виде. Новая модель предлагает иную, квантовую форму гравитации, которая могла запустить инфляцию и избавить космологию от проблемы сингулярности, где законы физики перестают работать.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
Поставщик элементов окололунной станции попытался сдать клиентам изделия, подвергшиеся коррозии еще до начала его монтажа. Об этом заявил новый глава NASA Джаред Айзекман. Защищая свою позицию, поставщик сообщил, что ранее он поставлял модули с коррозией для МКС, но они все равно до сих пор работают. NASA использует скандал для отказа от алогичного проекта Lunar Gateway, обитаемой космической станции на окололунной орбите.
Ученые, похоже, приблизились к разгадке происхождения пшеницы мягкой — той самой, из которой делают большую часть хлеба и другие мучные изделия. Согласно авторам нового исследования, она, предположительно, появилась 8000 лет назад на территории современной Грузии и Армении.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно