Новый биочернила для 3D-биопечати клеток

Исследовательская группа под руководством доцента Университета Линчёпинга Даниэля Аили разработала биочернила для печати на 3D-принтерах материала, имитирующего ткань. Учёные создали метод и материал, которые позволяют клеткам выживать и развиваться.

Биопечать — это новая технология создания трёхмерных культур клеток, имитирующих ткани. Основной проблемой была разработка самих биочернил — материала, способного инкапсулировать клетки и использоваться в принтерах. Биочернила команды обладают несколькими важными свойствами, открывающими новые возможности для создания тканей и органов в лаборатории.

Свойства и состав чернил

Чернила содержат гиалуронан и синтетические молекулы, подобные белкам, — пептиды. Они связаны в богатую водой сеть, гидрогель, который служит каркасом для клеток. С помощью химических методов можно контролировать скорость образования геля — переход из жидкого состояния в гель, который мягко инкапсулирует клетки.

Учёные создали модульную систему, подобную Lego, где разные компоненты можно комбинировать для получения различных гидрогелей. Гидрогели обеспечивают клеткам механическую поддержку, не повреждая их, и позволяют контролировать их рост и поведение. Система различных пептидов даёт возможность модифицировать свойства материала, чтобы управлять клетками и добавлять различные функции, например, присоединять фермент, стимулирующий рост кости.

Ключевые преимущества

• Выживаемость клеток: Решена одна из основных проблем — клетки выживают и развиваются, несмотря на жёсткие условия печати.
• Универсальность: Отличные результаты достигнуты с разными типами клеток: печёночными, сердечными, нервными и фибробластами.
• Контроль свойств: Это одна из первых групп, которая может изменять свойства материала как до, так и после печати. Можно увеличивать степень сшивки для большей стабильности и менять биохимические свойства.
• Адаптивность: Материал можно адаптировать под разные типы клеток, что приближает к имитации внеклеточного матрикса — естественной поддерживающей структуры вокруг клеток человека.

Поскольку материал динамичен и его свойства можно задавать при печати, результат исследования называют 4D-печатным биоматериалом — ещё одним шагом к имитации функций организма.

Работа носит фундаментальный характер, но имеет огромный медицинский потенциал для создания тканей и более биологически релевантных моделей для разработки лекарств, в том числе в качестве замены экспериментов на животных. Результаты опубликованы в журнале Biofabrication.