Исследователи из Университета Карнеги-Меллона впервые напечатали на 3D-биопринтере полноразмерные и полностью функциональные компоненты человеческого сердца из живых клеток. Исследование опубликовано в журнале Science.
Специализированные клетки, которые составляют различные органы в организме человека (например, сердце), склеены друг с другом так называемым внеклеточным матриксом (ECM). Это сеть белков, которая не только удерживает клетки вместе, но и обеспечивает биохимическую передачу сигналов, необходимую для нормального функционирования органа.
Важную роль в этой структуре играет коллаген, обеспечивая целостность сети, однако воспроизвести его действие в биопечатных органах ученым до сих пор не удавалось. При попытках печати органов коллаген не связывает жидкую структуру, и она просто растекается по поверхности, на которой происходит печать.
Чтобы справиться с этой проблемой, исследователи создали временный каркас из гидрогеля. Биопринтер наносит клеточную массу на него слой за слоем, позволяя коллагены сформировать устойчивую конструкцию внутри каркаса. Затем гидрогель удаляется — для этого достаточно нагреть его до комнатной температуры.
В ходе тестирования нового метода ученые напечатали из клеток сердечной мышцы, или кардиомиоцитов кровеносные сосуды, клапаны сердца и желудочки в масштабе 1:1. Большинство из созданных искусственно компонентов сердца оказались полностью функциональны и действовали подобно естественным компонентам, говорится в исследовании.
Ранее ученые из Дрезденского технического университета разработали метод 3D-печати, который позволит изготавливать кожу, кости и целые части тела для астронавтов, получивших повреждения в космосе, из их собственных клеток.