30 сентября
НИЦ «Курчатовский институт»
4

Российские ученые создали основу для выращивания человеческих органов

4.5

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.

Российские ученые создали основу для выращивания человеческих органов / ©Getty images

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» – одно из крупнейших научных учреждений России. Основанный в 1943 году для создания советского атомного проекта, он стал родоначальником множества новых технологий и научных направлений. Сегодня «Курчатовский институт» – мультидисциплинарный центр с широкими научными интересами и уникальной технической исследовательской базой.
Позавчера, 11:34
Илья Ведмеденко

Российские инженеры спроектировали самолет для межконтинентальных полетов в стратосфере. Его можно назвать условным аналогом британского Skylon.

Вчера, 14:21
Ольга Иванова

Исследовательская группа из Великобритании провела эксперимент и выяснила, какие факторы могут быть причиной удовольствия, получаемого от объятий.

Вчера, 12:12
Анастасия Михалева

За всю историю исследования в космосе побывали более 500 человек. В океан на глубину более 10 километров спускались всего трое. Мы до сих пор знаем о Мировом океане и его обитателях недопустимо мало.

23 ноября
Мария Азарова

Международная команда ученых на примере более чем 30 тысяч жителей Западной Европы и США оценила связь между возникновением сердечной недостаточности и приемом аспирина.

21 ноября
Александр Березин

Зачем Россия во время испытания нового оружия создала кучу обломков, угрожающих МКС? Верно ли, что подобные действия сделают ближний космос непригодным к использованию? Naked Science рассказывает, почему ответы на оба эти вопроса — совсем не такие, как кажется.

Позавчера, 11:14
Александр Березин

Группа японских исследователей выдвинула крайне интересную гипотезу: дельта-штамм в Японии был, но… «самоликвидировался» под грузом накопленных мутаций. Предположение вызывает изумление: истории неизвестны случаи самоуничтожения вирусных заболеваний, отчего же в этот раз ученые рассуждают именно так?

3 ноября
Ольга Иванова

Исследований на эту тему, как ни странно, мало, хотя предположений — великое множество. По мнению ученых из Венгрии, одна из причин такого поведения — высокая концентрация внимания на речи хозяина, а еще это означает, что собака слышит знакомое слово.

28 октября
Мария Азарова

Все образцы продукции популярных ресторанов быстрого питания, протестированные американскими учеными, содержали один или несколько видов фталатов либо других пластификаторов.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

[miniorange_social_login]

Комментарии

4 Комментария

25.10.2021
-
0
+
Нıчего не выйдет. Стволовые клетки приобретают соответствующие свойства от взаимодействия с соседними клетками, если такого общения нет, то они считаются свободными и циркулируют в крови до возвращения в печень для ликвидации. Органы следует выращивать не из стволовых клеток, а эмбриональных, которые следует какимто образом воссоздать из стволовых клеток самогоже человека. Но кто будет убивать почти развитую твою копию уже с сформировавшимися органами ради запчастей? это не этично! не гуманно и глупо. Жизнь дана, что бы ее прожить так, как предначертано судьбой, не больше, не меньше!
02.10.2021
-
0
+
Вот когда вырастят хоть хй, тогда и поговорим.
-
0
+
Технология интересная, однако не для простого народа... 🥴
-
0
+
Еще один шаг к бессмертию миллионеров... Дойдут ли руки науки до бомжей?.. ))
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: