Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Vitacoin

3D-биопечать с контролем

Международная группа исследователей под руководством профессора Михаэля Куля (Michael Kuhl) из университета Копенгагена опубликовала результаты работы, которые можно назвать прорывом в области трехмерной биопечати. Совместно с немецкими коллегами из технического университета Дрездена группа профессора Куля разработала гелеподобный материал, который можно использовать для печати сложных структур наподобие биопленок и тканей, в состав которых входят живые клетки и химические сенсоры, обеспечивающие мониторинг метаболизма клеток.

В настоящее время трехмерная печать уже широко применяется для производства предметов из пластика, металла и других материалов. Аналогичным образом для трехмерной печати можно использовать живые клетки, погруженные в биосовместимые гелеобразные материалы (биочернила). Сейчас такая биопечать стремительно развивается как направление биомедицинских исследований. В качестве примера можно привести культивирование стволовых клеток в трехмерных каркасах, воспроизводящих сложную структуру костей и хрящей. К сожалению, существующие технологии не позволяют без нарушения целостности конструкции отслеживать такие параметры, как метаболическая активность и достаточность снабжения кислородом клеток, растущих на достаточно крупных каркасах.

bioprinting1.jpg

Полученная с помощью трехмерной биопечати структура, содержащая зеленые водоросли (Chlamydomonas) в гидрогеле.

Авторы предлагают решение проблемы в виде разработанных ими биочернил, в состав которых входят люминесцирующие наночастицы, чувствительные к кислороду. Под действием голубого света наночастицы возбуждаются и начинают люминесцировать красным светом, интенсивность которого обратно пропорциональна локальной концентрации кислорода – чем больше кислорода, тем слабее люминесценция. Специальная камера позволяет визуализировать распределение интенсивности свечения и, соответственно, концентрации кислорода в созданных с помощью биопечати живых структурах и проводить мониторинг динамики изменения этих показателей, не разрушая конструкцию.

Важно отметить, что добавление наночастиц не изменяет механических свойств биочернил, что позволяет избежать стрессового воздействия на клетки и их гибели в процессе печати. Более того, разработчикам удалось добиться того, что наночастицы не подавляют функциональность клеток и в целом не оказывают влияния на их жизнедеятельность.

Они уже продемонстрировали возможность применения своего подхода для мониторинга фотосинтеза и дыхания микроводорослей, а также дыхания стволовых клеток в полученных с помощью биопечати структурах, состоящих из одного или нескольких типов клеток.

bioprinting2.jpg

Схема процесса трехмерной биопечати с использованием функционализированных биочернил и примеры изменения окраски при разных концентрациях кислорода.

Авторы заинтересованы в развитии других областей применения нового подхода к биопечати, например, микробиологии и биофотоники, где трехмерная биопечать уже используется для изучения бактериальных взаимодействий и фотобиологических процессов.

Статья Erik Trampe et al. Functionalized Bioink with Optical Sensor Nanoparticles for O2 Imaging in 3D-Bioprinted Constructs опубликована в журнале Advanced Functional Materials.

Евгения Рябцева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Faculty of Science – University of Copenhagen: 3D bioprinting of living structures with built-in chemical sensors.


Читать статьи по темам:

тканевая инженерия визуализация нанобиология Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Дифференцирующиеся стволовые клетки сигналят разноцветными маячками

Молекулярные «маячки» позволяют ученым в режиме реального времени наблюдать за экспрессией генов в популяциях стволовых клеток в процессе их дифференциации в клетки определенных тканей.

читать

Капилляры для тканевой инженерии

Ученые Университета Райса и Медицинского колледжа Бэйлора решили одну из основных проблем тканевой инженерии. Они нашли способ выращивать кровеносные сосуды, в том числе капилляры, необходимые для поддержания жизни тканей.

читать

Опухолевые органоиды

Органоиды, полученные из клеток опухоли конкретного пациента, открывают новые перспективы персонализированного лечения.

читать

От заплатки до целого сердца

Компания BIOLIFE4D изготовила на 3D-принтере заплатку для сердца и планирует в будущем напечатать полноценный орган для трансплантации.

читать

Родить после рака

Технология лечения бесплодия основана на пересадке фолликулов на подготовленный каркас из соединительной ткани.

читать

Биопечать в воздухе

Новая технология 3D-печати биологических тканей стала возможна благодаря исследованиям магнитной левитации в условиях невесомости.

читать