Гибридный биопринтер повысит качество искусственного хряща

Новый биопринтер разработан на основе комбинации двух малозатратных технологий: традиционной струйной печати и электроформования (электроспиннинга). Одновременное использование этих двух систем позволило ученым создавать комбинированные структуры из натуральных и искусственных материалов. Синтетические компоненты придают конструкции прочность, тогда как натуральные гелевые материалы обеспечивают микроокружение, способствующее росту клеток.

Созданные с помощью нового трехмерного биопринтера гибридные конструкции отличаются более высокой механической стабильностью по сравнению с конструкциями, получаемыми методом струйной печати из гелеобразного материала. Эта прочность обеспечивается применением устройства для электроформования, использующего электрический ток для создания тончайших волокон из раствора полимера. Образующиеся в результате пористые структуры способствуют интеграции клеток в окружающую ткань.

При применении экспериментальной технологии гибкие слои полимера, полученные методом электроформования, послойно комбинировались с суспензией хрящевых клеток, выделенных из уха кролика. Суспензия клеток наносилась на слои полимера с помощью традиционного метода струйной печати. Полученные структуры имели форму квадратов с диагональю 10 сантиметров, а их толщина составляла 0,4 миллиметра.

Механическую прочность получающихся структур проверяли путем нагрузки различным весом. Проведенное спустя неделю тестирование продемонстрировало жизнеспособность входящих в их состав хрящевых клеток.

Для изучения поведения формируемых структур в условиях живого организма их имплантировали мышам. Через 8 недель после имплантации хрящевые конструкции формировали структуры и приобретали свойства, характерные для эластичного хряща, что свидетельствует о перспективности их использования в клинической практике.

Разработчики считают, что такие хрящевые фрагменты можно будет имплантировать под контролем магнитно-резонансной томографии, например, в коленный сустав в качестве каркаса для формирования конструкций, замещающих поврежденные участки ткани. Индивидуальный подбор материала такого каркаса для каждого пациента обеспечит способность имплантатов выдерживать механические нагрузки с одновременной стимуляцией формирования новой хрящевой ткани и заполнения дефектов.

Статья Tao Xu et al. Hybrid printing of mechanically and biologically improved constructs for cartilage tissue engineering applications опубликована в журнале Biofabrication.

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Institute of Physics:
Cartilage made easy with novel hybrid printer.

26.11.2012