Американским ученым из Университета Беркли удалось преодолеть одно из ключевых ограничений, мешающих полноценной 3D-печати органов для пересадки. Новая технология позволяет создать орган достаточно быстро, чтобы клетки не погибли в процессе его изготовления.
Как отмечают исследователи в пресс-релизе, в одних только США из-за нехватки донорских органов ежедневно умирает около 20 человек. Откуда такие страшные цифры? Во-первых, не всякий орган можно пересадить конкретному пациенту: необходима совместимость по иммунологическим, биохимическим и другим показателям. Во-вторых, такие «хрупкие» органы, как сердце и легкие, можно хранить во льду лишь четыре часа, потом они становятся негодными к трансплантации. По статистике, из-за малого срока хранения более 60% из органов утилизируются, так и не успев спасти кому-нибудь жизнь.
Медики ведут бой с этой проблемой по многим фронтам, и одним из перспективных направлений исследований, призванных разрешить ситуацию, является 3D-печать органов из живых клеток. Данный подход обладает рядом преимуществ: так, для печати можно использовать собственные клетки пациента, которые не вызовут у него иммунного отторжения, кроме того, орган может быть напечатан «по требованию», что минимизирует необходимый срок его хранения.
Однако на пути 3D-биопечати есть серьезное препятствие. Живые клетки – необычайно капризный материал. Для своего благоденствия они нуждаются в комфортных условиях. Медикам трудно напечатать большой орган, поскольку многие клетки успевают погибнуть, прежде чем принтер методично, слой за слоем сформирует ткань.
Технология, предложенная американскими учеными, призвана решить эту проблему: она позволяет задействовать сразу несколько идентичных 3D-принтеров, каждый из которых печатает определенный тонкий слой живой ткани. Как только очередной «лист» оказывается готов, роботизированная рука наносит его на будущий орган. Понятно, что в этом случае процесс построения органа идет гораздо быстрее.
Подобный метод не нов для 3D-печати, однако он никогда еще не использовался для создания живых тканей. Дело в том, что печать живыми клетками кардинально отличается от печати пластмассой или металлом. Материалы, традиционно используемые как «чернила» для 3D-принтеров, достаточно прочны — тонкий слой такого материала можно держать за края, как лист бумаги, и он не разорвется. Иное дело – хрупкий слой из клеток, разделенных тканевой жидкостью. Чтобы «листы» биологической ткани можно было перемещать и накладывать друг на друга, команде пришлось разработать специальные жесткие гидрофильные поверхности, к которым напечатанный материал буквально прилипает, что позволяет транспортировать его вне зависимости от направления силы тяжести.
Еще одним ноу-хау исследователей стала заморозка материала во время печати. Чтобы орган можно было впоследствии довести до пациента в «исправном» состоянии, как только очередной слой клеток оказывается нанесен на «заготовку», он замораживается, но не наобум, а при тщательном контроле размеров образующихся кристалликов льда — дабы не повредить живую ткань слишком сильно, их нужно сохранять маленькими. Кроме того, при замораживании слои клеток слипаются воедино, образуя цельный орган. Также заморозка клеток органов сразу после их печати дает дополнительные преимущества при их последующей транспортировке.
Интересно, что у новой технологии есть и другие потенциальные варианты применения. Например, с помощью биопечати можно изготавливать инновационные продукты питания. Исследователи отмечают, что многие пациенты, особенно в пожилом возрасте, испытывают проблемы с глотанием, поэтому их часто кормят пищей с консистенцией кашицы. Не удивительно, что от этого у них пропадает аппетит, что, разумеется, ничуть не полезно для здоровья.
По мысли авторов, новый метод позволит производить специальные продукты, которые будут иметь нормальную консистенцию вплоть до употребления, но в буквальном смысле таять во рту. Такую еду будет приятно съесть, при этом она не вызовет проблем при глотании.
«Наша технология позволяет делать это с любой пищей», – отмечают ученые.
Правда, возможная себестоимость таких продуктов пока не разглашается.
Напоследок отметим, что в настоящее время технология проходит испытания и доработку. Речь о пересадке напечатанных с ее помощью органов пока не идет.
Источник: hightech.plus