Ученые напечатали функциональную ткань сердца
Исследователи из Университета Голуэя разработали уникальный метод биопечати тканей, способных изменять свою форму под воздействием клеточных сил. Такой подход имитирует процессы, происходящие в биологических тканях во время развития органов, и открывает новые горизонты в создании функциональных органов для медицины.
Основное внимание ученые уделили созданию тканей сердца, что стало важным шагом к разработке биопечатных органов, применимых в моделировании заболеваний, тестировании лекарств и регенеративной медицине. Работа проводилась исследовательской группой Школы инженерии и Центра медицинских устройств CÚRAM в Университете Голуэя.
Технология биопечати использует живые клетки, встроенные в специализированные «биочернила» — материалы, способные поддерживать жизнеспособность клеток, их прикрепление, рост и дифференциацию во время формирования ткани. Этот метод обладает огромным потенциалом для создания искусственных органов, максимально приближенных к человеческим.
Однако создание полностью функциональных биопечатных органов до сих пор остается сложной задачей. Например, хотя биопечатные сердечные ткани способны сокращаться, их сила сокращения значительно уступает той, что наблюдается у здорового взрослого сердца.
Традиционные методы биопечати часто сосредотачиваются на воспроизведении финальной анатомической формы органа, например, сердца, что не учитывает динамических изменений формы, характерных для эмбрионального развития. В процессе формирования сердце проходит стадию простой трубки, которая изгибается и скручивается, чтобы обрести свою зрелую четырехкамерную структуру. Эти изменения формы оказываются ключевыми для развития клеток и их функциональной зрелости.
Исследовательская группа Университета Голуэя учла этот аспект и разработала новую технику биопечати, которая позволяет тканям проходить запрограммированные и предсказуемые изменения формы.
«Наша работа представляет новую платформу для биопечати тканей, которые благодаря клеточным силам могут изменять форму,» — рассказала автор исследования Анкита Праманик. «Мы обнаружили, что такие изменения формы способствуют структурному и функциональному совершенствованию биопечатных сердечных тканей.»
Ученые выяснили, что клеточные силы могут направлять процесс изменения формы тканей, а степень этих изменений можно регулировать за счет модификации начальной геометрии и жесткости биочернил. Этот процесс помогал выравнивать клетки и улучшать их сократительные свойства.
Профессор Эндрю Дейли, руководитель проекта, отметил: «Наши исследования показали, что благодаря изменениям формы биопечатные сердечные ткани начинают сокращаться сильнее и быстрее. Это значительный прорыв в решении проблемы недостаточной зрелости биопечатных тканей. Мы теперь можем создавать более сложные сердечные ткани, которые могут развиваться в лабораторных условиях, точнее воспроизводя структуру сердца взрослого человека.»
Хотя до создания функциональных тканей, пригодных для имплантации человеку, еще далеко, специалисты намерены продолжить совершенствование метода. Следующим шагом станет разработка технологий, позволяющих интегрировать кровеносные сосуды в биопечатные органы, чтобы поддерживать их жизнеспособность.
Ранее российские ученые создали биопринтер для борьбы с незаживающими ранами.
