Инженеры из Университета Мельбурна изобрели 3D-биопринтер, способный в точности воспроизводить различные ткани человеческого тела, от мягких структур мозга до хрящей и костей. Технология поможет улучшить прогнозирование развития болезней и разработать новые лекарства без испытаний на животных.
Стандартный способ печати 3D-биопринтеров заключается в медленном послойном изготовлении объекта. Этот метод может занимать несколько часов, что ставит под угрозу жизнеспособность живых клеток в процессе печати.
Также, после печати клетки нужно аккуратно перенести в стандартные лабораторные планшеты для анализа и визуализации — это деликатный этап, который может нарушить целостность этих хрупких структур.
Исследовательская группа Мельбурнского университета, под руководством доцента Дэвида Коллинза решила кардинально изменить способ печати, создав сложную оптическую систему, которая заменяет поэтапный подход.
В новом 3D-биопринтере вибрирующие пузырьки создают акустические волны, которые обеспечивают более точное размещение клеток в напечатанном объекте. Это, в свою очередь, создает основу для созревания клеток в сложные ткани.
При этом методе печать происходит мгновенно — всего за несколько секунд.
Благодаря новому методу, значительно повышается выживаемость клеток. Напечатанные структуры остаются неповреждёнными и стерильными на протяжении всего процесса.
Более совершенные копии тканей точнее воспроизводят биологию человека. Это позволит врачам лучше предсказывать эффекты лекарств и подбирать таргетированные, строго персонализированные методы лечения болезней.
Клинические испытания на «напечатанных» органах послужит отличной альтернативой тестам на животных.
Помимо этого, метод позволяет точно позиционировать клетки, чего часто не удается добиться стандартными подходами.
«В автомобиле для правильной работы все детали должны располагаться на своих местах. Также и клетки в наших тканях должны быть правильно организованы. Современные 3D-биопринтеры выстраивают клетки без какой-либо структуры, что накладывает серьезные ограничения, — объясняет Дэвид Коллинз.
Таким образом, эта технология может стать важным инструментом для медицины — своеобразным мостом между лабораторными исследованиями и клиническим применением.
Создание точных моделей различных органов и тканей важно для изучения заболеваний, например, развития рака, и для разработки новых методов лечения. Более того, это может проложить путь к более этичным исследованиям, сократив необходимость в испытаниях на животных.
«На данный момент мы связались примерно с 60 исследователями из таких учреждений, как Онкологический центр Питера МакКаллума, Гарвардская медицинская школа и Онкологический центр Слоуна-Кеттеринга, и отзывы были в подавляющем большинстве положительными», — говорят разработчики.