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 Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Проблемы с дыханием во время сна могут отражаться не только на самочувствии днем, но и на интимной жизни мужчин. Новый метаанализ показал, что по мере усугубления таких нарушений во сне показатели эректильной функции снижаются.
Известное исследование прошлого, показавшего позитивный эффект от уменьшения экранного времени, слишком сильно доверялось словам участников эксперимента. Проверка показала, что в реальности люди почти полностью проваливают попытку уменьшить свою зависимость от телефона.
Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Большой адронный коллайдер многие воспринимают как инструмент изучения первых мгновений жизни Вселенной и поиска редких частиц. Но ушедший на обновление ускоритель частиц все еще приносит новые данные и о таких, казалось бы, хорошо изученных объектах, как ядро атома кислорода. Физики ЦЕРН выяснили, что и оно, и ядро атома неона ведут себя не так, как предсказывали модели.
Вполне возможно, что примерно 55 тысяч лет назад неандертальцы обитали гораздо южнее, чем считалось до сих пор. На то, что они могли приспособиться к жизни в условиях пустыни, указали каменные орудия, обнаруженные на Аравийском полуострове.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
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