3D-принтер впервые напечатал мягкие ткани с помощью «быстрой заморозки»

Исследователи из Великобритании предложили новую технологию 3D-биопринтинга, которая позволит искусственно воспроизводить мягкие структуры человеческого тела, подобные тканям мозга или легких. Чтобы напечатанная ткань не проседала под собственным весом, разработчики предложили замораживать нижние слои материала с помощью сухого льда.

3D-печать тканей организма живыми клетками — технология, которая в перспективе поможет многим людям, ожидающим своей очереди на получение донорского органа для пересадки. В некоторых случаях искусственно созданные органы позволят избежать отторжения и повышенного риска для пациента. Для большинства методов 3D-биопринтинга живые клетки укладывают на твердый «скелет», воспроизводящий структуру нужной ткани. Поэтому таким образом можно напечатать лишь относительно плотные органы, например печень или почки.

«Скелет» для мягкой ткани создали из композитного гидрогеля. Он состоит из поливинилового спирта (водорастворимого термопластичного полимера) и геллановой камеди (желеобразующего загустителя). Авторы новой методики говорят: основная проблема при печати мягких тканей — трудности при наслаивании материала основы. Мягкие «чернила» для 3D-принтинга гораздо хуже удерживают заданную форму под воздействием массы. Вес верхних слоев заставляет нижние проседать, и структура ткани нарушается.

Чтобы решить эту проблему, разработчики предложили быстро замораживать предыдущий слой перед тем, как уложить поверх него следующий. Нижний слой обрабатывают «сухим льдом» — твердым диоксидом углерода. Когда процесс окончен, готовую гидрогелевую основу постепенно согревают, и она принимает окончательную форму. Мягкий «скелет» ткани покрывают коллагеном и заполняют клетками. В эксперименте использовали клетки человеческой кожи, но исследователи заявляют, что так можно печатать и другие ткани с мягкой структурой — ткани легких или мозга.

Пока технология позволяет создавать только небольшие фрагменты этих тканей, напечатать целый мозг на 3D-принтере не получится. Однако эти фрагменты можно использовать для исследования процессов, протекающих в определенных типах тканей.

Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Ранее ученые Калифорнийского университета в Дэвисе предложили новую технологию 3D-печати фрагментов соединительной ткани произвольной формы.