Распечатывая органы в виде тонких листов ткани, а затем замораживая их и последовательно укладывая друг на друга, новая технология улучшает выживаемость биоячеек как при печати, так и при дальнейшем хранении. Стремясь сделать производство биоматериалов более доступным, исследователи из Калифорнийского университета в Беркли сочетают 2D-биопечать, роботизированную руку для 3D-сборки и мгновенную заморозку в методе, который может однажды позволить печатать живые ткани и даже целые органы.
Новая система использует 2D-печать, роботизированную руку и систему замораживания для производства биоматериалов, способных к транспортировке и длительному хранению (Фото: Гидеон Укпай / Калифорнийский университет в Беркли)
3D-печать при помощи собственных стволовых клеток пациента поможет создавать органы для трансплантации, которые будут полностью совместимы и не вызовут отторжения. Биоматериалы обладают огромным потенциалом для медицины будущего.
Также дополнительную сложность накладывают дальнейшее хранение и транспортировка напечатанных тканей. Проблема в том, что текущие методы биопечати медлительны и не очень хорошо масштабируются, потому что клеткам трудно пережить процесс печати без очень жёсткого контроля температуры и химической среды.
То есть вместо печати всего органа за один раз, ткани одновременно печатаются в двухмерных слоях, которые затем укладываются роботизированной рукой для создания окончательной трехмерной структуры. Чтобы преодолеть эти проблемы, команда Беркли решила распараллелить процесс печати и разделить его на последовательные этапы.
По словам команды, это значительно оптимизирует условия для выживания напечатанных материалов при хранении и транспортировке. Данный подход уже ускоряет процесс, но чтобы уменьшить гибель клеток, слои немедленно погружают в криогенную ванну, чтобы заморозить их.
«Проблема с 3D-биопечатью заключается в том, что это очень медленный процесс, поэтому вы не сможете напечатать что-либо большое, потому что биологические материалы погибнут к тому времени, когда вы закончите. «В настоящее время биопечать используется в основном для создания небольшого объёма ткани», — говорит Борис Рубинский, профессор машиностроения. Одним из наших нововведений является то, что мы замораживаем ткани по мере их печати, так что биологический материал сохраняется ».
Это позволяет печатать слои в одном месте, а затем транспортировать в другое для сборки. Команда признаётся, что такой многослойный подход к 3D-печати не нов, но при этом его применение к биоматериалам является инновацией.
Помимо создания тканей и органов, у этой техники есть и другие применения, например, в производстве замороженных продуктов питания в промышленных масштабах.
Исследование было опубликовано в Journal of Medical Devices.
