3D-биопринтер в лаборатории биомикросистем Коллинза в Мельбурнском университете.
Ученые уже много лет фантазируют о потенциале точной 3D-биопечати. Только представьте, например, если бы врачи могли опробовать методы лечения на точной копии почки пациента с заболеванием почек, пока не нашли идеальное решение для этого человека — это имело бы огромные последствия для области медицины, особенно в области тестирования лекарств. Но современные технологии еще не достигли этого.
Однако теперь биомедицинские инженеры в Австралии изобрели инновационный высокоскоростной биопринтер, который приближает нас на один шаг к этой способности и использует удивительные элементы: звук, свет и пузыри. Их работа была представлена в исследовании, опубликованном в журнале Природа в конце прошлого месяца.
В настоящее время у ученых есть лишь ограниченные способы создания тканей для тестирования фармацевтических методов лечения, например, использование выращенных в лаборатории образцов или традиционная 3D-биопечать, согласно Популярная наукаЭто Эндрю Пол. Однако культивирование органов в лаборатории является сложным и дорогостоящим процессом, а их печать в настоящее время происходит медленно и подвержена ошибкам, таким как неправильное расположение клеток.
«Неправильное позиционирование клеток является основной причиной того, что большинство 3D-биопринтеров не могут создавать структуры, которые точно воспроизводят ткани человека», — говорит в своем заявлении Дэвид Коллинз, руководитель лаборатории биомикросистем Коллинза в Мельбурнском университете и соавтор исследования.
«Но с нашим новым подходом», — пишут Коллинз и двое других исследователей в статье для Преследование«Мы можем не только точно позиционировать ячейки, но и производить их в масштабе отдельных ячеек».
Итак, как это работает? Новый принтер проецирует свет на пузырь из смолы, чтобы придать ему желаемую форму, а динамик излучает звуковые волны, которые заставляют пузырь вибрировать. Эти волны помогают позиционировать отдельные клетки и значительно ускоряют процесс. Фактически, согласно заявлению, эта инновационная печать в 350 раз быстрее традиционных методов.
«То, что мы делаем, — это проецируем свет в виде двумерного рисунка — и это своего рода отличительная черта этой технологии — мы печатаем через пузырь», — объясняет Коллинз Рафу Эпштейну из ABC Melbourne. «Мы постоянно меняем те проекции, которые лечат отдельные слои по мере того, как мы через это проходим», — добавляет он. «Основной принцип заключается в том, что мы можем пролить свет на материал и создать твердое тело».
Очень рад, что помог разработать новую технологию 3D-печати — Dynamic Interface Printing, недавно опубликованную в @Природа
Этот новый мощный инструмент биофабрикации преодолевает многие ограничения 3D-печати благодаря использованию интерфейса воздух-жидкостьhttps://t.co/8APHaLd3sw
— Доктор Дэниел Хит, набирает аспирантов (@DrDanielHeath) 5 ноября 2024 г.
Поскольку ткань плавает в смоле во время печати, биопринтер также может создавать «действительно тонкие структуры, используя действительно мягкие материалы, более мягкие, чем все, что используется в настоящее время», — говорит Коллинз. Новый учёныйЭто Джеймс Вудфорд. Возможность точно воспроизвести консистенцию человеческой ткани имеет основополагающее значение. Он добавляет, что они могут даже печатать аналоги разных частей тела, например костей, сухожилий и кожи.
Кроме того, в отличие от традиционных методов, плавающую ткань не нужно печатать на твердой платформе. Вместо этого его можно распечатать непосредственно на чашке Петри, флаконе или лабораторном планшете. Это увеличивает выживаемость клеток, устраняя необходимость физического обращения с материалом, который в традиционных биопринтерах иногда загрязняет и повреждает клетки.
На данный момент команде удалось напечатать лишь крошечные образцы диаметром 3 сантиметра, длиной 7 сантиметров и разрешением 15 микрометров. Новый учёный. И команда пишет в Преследование что полностью 3D-печать органов «все еще немного футуристическая».
Но у них есть смелое видение этого будущего. По словам исследователей, эта технология может быть использована для репликации человеческих органов и тканей для более целенаправленных и этических испытаний лекарств, поскольку она устранит необходимость испытаний на животных. Далее команда планирует сотрудничать с Онкологическим центром Питера МакКаллума в Мельбурне для продолжения своих исследований.
«Это означает, что нынешний универсальный подход к лечению заболеваний вскоре может устареть», — пишут они в Преследование. Новая инновационная печать может «помочь проложить путь к более эффективным, индивидуальным методам лечения рака и других заболеваний».
