Биопринтеры являются одной из самых перспективных технологий в области медицины и трансплантации. Не смотря на то, что технология ещё далека от совершенства и не позволяет печатать полноценные органы, определённых успехов учёным удалось добиться. Принцип работы таких устройств весьма прост — они создают объёмные конструкции из материала в состав которого входят клетки человека (или любого другого живого организма) которые в последствии могут стать полноценными тканями организма. Одной из проблем, которую не так давно смогли решить учёные из США и Китая, являлась невозможность проведения подобных операций без получения прямого доступа к повреждённому участку. Они смогли ввести разработать метод введения жидкой заготовки под кожу с последующей обработкой инфракрасным излучением. Вследствие этого процесса базовый материал затвердевал, а "заплатка" начинала выполнять свою прямую функцию.

Вэньсян Чжао (Wenxiang Zhao) и Тао Сюй (Tao Xu) из Университета Цинхуа решили пойти ещё дальше и на основе разработки коллег смогли создать полноценный 3D-биопринтер способный работать непосредственно внутри организма. Результатами испытаний данного прибора они поделились в статье, опубликованной в Biofabrication.

Схема печати. Источник: Biofabrication

Внешне аппарат напоминает эндоскоп на конце которого расположен небольшой робот. На данном этапе разработки трубка имеет диаметр порядка трех сантиметров, но такой объём необходим только на одном конце — месте расположения принтера. Принцип работы дельта-робота расположенного на конце прибора заключается в том, что каждая из трех секций управляется одним небольшим мотором. В процессе совместной работы эти моторчики способны двигать всю конструкцию в произвольном направлении. Внутри робота установлено сопло для печати. В процессе печати весь механизм частично выходит за приделы трубки, однако он способен вернуться обратно для безопасного извлечения через пищевод.

Конструкция платформы для биопечати. Источник: Biofabrication
А) Дельта-робот в нормальном состоянии. (B) Дельта-робот в сложенном состоянии. (C), (D) Конструкция неподвижного основания платформы биопечати. Е) Устройство кинематической цепи созданной с использованием методов PC-MEMS. F) Кинематическая цепь. G) движущаяся платформа с кинематическими цепями.

Гидрогель, используемый для печати, состоит из желатина и альгината натрия, а также добавляемых в него клеток нужного типа. В рамках испытаний были использованы "чернила" с клетками желудочного эпителия или с клетками желудочной гладкой мускулатуры. Сами испытания проходили не на живом человеке, а на модели желудка из полимера. Для робота была поставлена задача по печати двух сетчатых слоёв. Нижний слой печатался материалом включающим в себя мышечные клетки, а верхний клетками эпителия. После этого через сопло подавался хлорид кальция, действующий как связывающее вещество.

После печати выживаемость клеток регулярно проверялась в течении десяти дней. Для осуществления наблюдения было использовано два вещества: одно поглощающее живые клетки и формирующее вещество с зеленым свечением, и второе проникающее через мембраны мертвых клеток приобретающее при этом красный цвет.

В результате было установлено, что в первые дни выживаемость напечатанных клеток составляла 94%, и только к десятому дню немного снизилась, но при этом не перешагнула порог в 90%. Кроме того, клетки активно делились, пролиферировали и меняли свою морфологию. Это можно считать однозначным успехом. В ближайшем бедующем учёные планируют провести эксперимент на живом желудке.

← Читайте нас в Facebook