Искусственные легкие созданы методом 3D печати
Москва, 12:55, 09 Июн 2019, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
Создана новая 3D-модель воздушного мешка, имитирующего легкие, с функционирующими дыхательными путями, способными доставлять кислород в окружающие кровеносные сосуды. Это было сделано группой исследователей в США, постепенно путем создания слоев гидрогеля, синтетического желеобразного материала, который имеет много общих черт с тканями человека.
По их словам, эту же технику можно использовать для создания сложных запутанных сосудистых сетей, которые имитируют естественные проходы в теле для крови и других жизненно важных жидкостей, потенциально открывая новое средство биопечати человеческих органов для трансплантации.
Работой руководила Джордан Миллер из Университета Райса вместе с несколькими сотрудниками из Райса, Университета Вашингтона, Университета Дьюка, Университета Роуэн и Нервной Системы, дизайнерской фирмы в Сомервилле, штат Массачусетс.
«Одним из главных препятствий на пути создания функциональных заменителей тканей была наша неспособность напечатать сложную сосудистую сеть, которая может поставлять питательные вещества в густонаселенные ткани», — сказал Миллер. «Кроме того, наши органы на самом деле содержат независимые сосудистые сети — такие как дыхательные пути и кровеносные сосуды легкого или желчные протоки и кровеносные сосуды в печени. Эти взаимопроникающие сети запутаны физически и биохимически, а сама архитектура тесно связана с функционированием тканей».
Названная аппаратом стереолитографии для тканевой инженерии, или SLATE, система работает путем создания слоев жидкого раствора гидрогеля, которые становятся твердыми при воздействии синего света. Таким образом, она может создавать мягкие трехмерные структуры из биосовместимых гелей на водной основе со сложной внутренней архитектурой с разрешением 10-50 микрон за считанные минуты.
В ходе испытаний полученный воздушный мешок был достаточно прочным, чтобы не лопнуть, когда кровь протекала через него, впитывал и удалял воздух, имитирующий давление и частоту дыхания человека. Было также обнаружено, что эритроциты могут поглощать кислород, когда они протекают через сеть кровеносных сосудов, окружающих «дышащий» воздушный мешок — процесс, подобный газообмену, который происходит в альвеолярных мешочках легких.
Во втором тесте команда успешно пересадила мышам с хроническим повреждением печени ткани с 3D-печатью, заполненные первичными клетками печени.
В настоящее время только в Великобритании около 6 000 человек ждут пересадки органов. Биопечатаемые органы могут не только помочь удовлетворить эту потребность, но так как они могут быть напечатаны с использованием собственных клеток пациента, они также могут значительно снизить вероятность отторжения органа.
«Мы предполагаем, что биопечать станет основным компонентом медицины в ближайшие два десятилетия», — сказал Миллер. «Печень особенно интересна, потому что она выполняет ошеломляющие 500 функций, вероятно, уступая только мозгу», — сказал Стивенс. «Сложность печени означает, что в настоящее время нет машины или терапии, которая могла бы заменить все ее функции в случае отказа. Биопечатаемые человеческие органы могут когда-нибудь обеспечить такую терапию».
