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 В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В эпоху искусственного интеллекта и стремительного развития технологий знание языка становится инструментальной компетенцией, а умение работать с учетом культурного контекста — стратегической. В День филолога, кандидат педагогических наук Екатерина Щавелева, заведующая кафедрой иностранных языков и коммуникативных технологий НИТУ МИСИС рассказывает, как гуманитарное образование приобретает новую ответственность и какое будущее у межкультурной коммуникации.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина предложили подход к отбору малодебетных нефтегазовых месторождений, которые составляют около 88% нераспределенного фонда нефтяных участков. Модель расчета поможет вовлечь в экономический оборот от 400 до 600 миллионов тонн ранее нерентабельных запасов.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
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.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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