ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов

Эта разработка открывает путь к созданию реалистичных тканей для регенеративной медицины, делая еще один шаг к полной интеграции 3D-печатных органов в клиническую практику. Исследователи из Университета Твенте (Нидерланды) представили революционную разработку в области биопечати, которая может изменить подход к созданию тканей с кровеносными сосудами. В журнале Advanced Healthcare Materials они рассказали о своей инновационной технологии биочернил, которая позволяет с высокой точностью направлять рост и организацию мельчайших кровеносных сосудов внутри 3D-биопечатных тканей. Эти сосудистые сети имитируют сложные системы, существующие в человеческом организме.

Проблема питания тканей

3D-печать органов имеет потенциал перевернуть медицину, предоставляя новые решения для лечения отказа органов и повреждений тканей, а также для разработки передовых терапий. Однако основным препятствием остается обеспечение питательных веществ и кислорода для таких тканей. Без кровеносных сосудов напечатанные ткани не могут эффективно получать питательные вещества или выводить отходы, что существенно ограничивает их функциональность и жизнеспособность. Поэтому создание кровеносных сосудов в процессе биопечати является важным шагом для достижения успеха в этой области. Ранее инженеры научились располагать сосуды в напечатанных тканях, но они часто изменялись непредсказуемо в лабораторных условиях или после имплантации в организм, снижая эффективность работы созданных тканей. Технология биочернил, разработанная командой Университета Твенте, решает эту проблему, предоставляя возможность динамически контролировать рост и ремоделирование сосудов с течением времени. Это открывает перспективы для создания тканей, способных к длительному функционированию и адаптации.

Кровеносные сосуды "по запросу"

Ключевая особенность новой технологии заключается в использовании модифицированных ДНК-цепочек, называемых аптамерами. Эти аптамеры можно программировать для связывания и высвобождения биохимических сигналов по запросу. Такой подход имитирует естественный процесс организма, где ткани служат резервуарами для сигналов роста, высвобождая их только тогда, когда это необходимо. Благодаря этому биочернила способны контролировать формирование сосудов и направлять их развитие в соответствии с потребностями ткани. «Наше исследование ранее сосредотачивалось на использовании аптамеров для доставки белков, стимулирующих рост новых кровеносных сосудов», — рассказывают руководители исследования Йероен Роукема и Дипти Рана из лаборатории сосудистых исследований Университета Твенте. «Однако наше текущее достижение заключается в способности управлять этим процессом не только в трех измерениях, но и во времени. Мы называем это 4D-контролем».

4D-управление для будущих органов

Объединив эту технологию с методом экструзионной 3D-биопечати, исследователи создали программируемые биочернила, которые имитируют природный механизм подачи биохимических сигналов. Это позволяет контролировать рост кровеносных сосудов в лабораторных условиях. «Наша разработка приближает нас к созданию искусственных тканей, которые будут функционировать как настоящие органы», — заявляют Роукема и Рана.

• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов
• Новая и улучшенная камера, вдохновленная человеческим глазом
• Машинное обучение может помочь ответить на давние астрофизические вопросы
• Ученые связывают износ двигателей самолетов с попаданием пыли в крупных аэропортах
• Цемент, вдохновленный раковинами, стал в 19 раз гибче благодаря «спроектированным дефектам»
• Самый длинный в Северной Америке вантовый мост соединяет США и Канаду