Сърца на поискване? 3D принтер може да възстанови сърца, артерии и други важни органи

Само за този месец над 4000 американци са в списъка на чакащите да получаване трансплантация на сърце. Те нямат друга възможност – сърдечната тъкан, за разлика от други части на тялото не е в състояние да се възстанови сама, след като веднъж е повредена. За щастие, последните проучвания на група към университета Carnegie Mellon би могла един ден да доведе до свят, в който трансплантациите нямат да бъдат повече необходими за спасяване на увредени органи.

„Ние сме в състояние да вземем MRI снимки на коронарните артерии и 3-D изображения на ембрионални сърца и да ги 3-D биопринтираме с безпрецедентна резолюция и качество, получено от много меки материали като колагени, алгинати и фибринати “ –  казва Адам Файнбърг, професор по Материалознание, Инженерство и Биомедицинско инженерство към Carnegie Mellon University. Файнбърг ръководи Регенеративна био материална и Терапевтична група като изследването й е публикувано на 23ти октомври в сп. Science Advances.

„Подобно на отлично демонстрираната работа на проф. Файнбърг върху био принтирането, нашите CMU изследователи продължават да развиват иновативни решения върху такива проблеми, чието разрешаване би могло да окаже революционен ефект върху обществото.” – споделя Джим Гарети, декан на колежа по инженерство Карний Мелън. „Трябва да очакваме 3-D био принтирането да продължи да се разраства като важен инструмент за голям брой медицински приложения”.

Традиционни 3-D принтери изграждат твърди предмети, обикновено изработени от пластмаса или метал. Те обикновено работят чрез депозиране на материали върху повърхността слой по слой за създаване на 3-D обект. Отпечатването на всеки слой изисква надеждна опора от по – долните пластове, така че принтирането с меки материали като гелове до скоро бе ограничен.

„3-D принтирането с разнообразни материали е водеща тенденция в тъканното инженерство през последното десетилетие, но до този момент никой не бе разработил метод за сглобяване на основни за тъканното инженерство гелове като колаген или фибрин.” – казва Ти Джей Хънтън, дипломиран студент по Биомедицинско инженерство към Carnegie Mellon и водещ автор на изследването.

„Предизвикателството с меките материали – помислете за нещо като желе, е че може да се срути под собствената си тежест, докато 3-D отпечатва във въздуха.” – обяснява Файнбърг . – „Така че ние разработихме метод за принтиране на тези меки материали във вътрешността на поддържаща ваничка от определени вещества. По същество, ние принтираме един гел в друг гел, което ни позволява мекият материал да бъде позициониран с точност, както трябва да бъде отпечатан, слой по слой.”


РЕКЛАМА:

***

Едно от най-главните постижения на тази техника, наречено  FRESH или „Свободна форма на обратимо вграждане на окачени хидрогелове” е специфична с това, че поддържащият гел лесно може да се стопи и отстрани чрез загряване на температурата на тялото, което не вреди на деликатните био принтирани биологични молекули или клетки. Следващата стъпка на групата е да включване на  реални сърдечни клетки в 3-D печатните тъканни структури чрез създаване на „скеле”, което ще подпомогне изграждането на съкратителен мускул.

Био принтирането е разрастваща се сфера, но към тази дата, повечето бипринтери струват повече от 100,000 долара и/или изискват специализиран опит за работа с тях, което ограничава по-широкото разпространение и възприемане. Групата на Файнбърг, обаче, е в състояние да приложи техниката си на потребителско ниво, което струва по-малко от 1000 долара чрез употребата на свободни ресурси за хардуер и софтуер.

„Ниските разходи не са единственото предимство. Чрез използването на свободен софтуер ние имаме достъп до фината настройка на параметрите за печат, оптимизираме правеното от нас и максимализираме качеството на отпечатаното.” – споделя Файнбърг. – „Това наистина ни позволи да ускорим разработването на нови материали и иновации в тази сфера. Същевременно ние допринасяме обратно чрез реализирането на нашия 3-D дизайн с достъп до свободен код.”

Превод: Екатерина Ангелова

Източник: www.sciencedaily.com


Европейска нощ на учените 2022 г.: