Из оксида графена и белков
Ученые создали биоматериал для 3D-печати кровеносных сосудов
Объединив белки, обладающие способностью к самосборке с высокотехнологичным оксидом графена, ученые создали новый материал, который можно использовать в качестве «биочернил» для 3D-печати кровеносных сосудов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications (Wu et al., Disordered protein-graphene oxide co-assembly and supramolecular biofabrication of functional fluidic devices).
Ученые из Великобритании, США, Италии, Испании и Украины разработали способ 3D-печати трубчатых структур, обладающих свойствами живой сосудистой ткани. В качестве материала авторы использовали новый биоматериал, изготовленный путем самосборки белка с оксидом графена.
Увеличенное изображение трубчатой структуры, выполненной 3D-печатью с помощью новых «биочернил». Здесь и ниже рисунки из пресс-релиза Biomaterial discovery enables 3D printing of tissue-like vascular structures – ВМ.
«Эта работа открывает возможности для создания биотехнологий, сочетающих 3D-печать и самосборку синтетических и биологических компонентов упорядоченным образом из наноразмерных частиц, – приводятся в пресс-релизе Ноттингемского университета слова руководителя исследования Альваро Мата. – Мы создали микромасштабные капилляроподобные структуры, которые обладают физиологической совместимостью и могут выдерживать кровоток».
Поперечное сечение напечатанной на 3D-принтере трубчатой структуры с встроенными в стенку эндотелиальными клетками (зеленые).
Самосборка – это процесс, с помощью которого органические молекулы объединяются в более крупные правильные структуры – своего рода молекулярные строительные блоки, способные расти, размножаться и выполнять определенные функции. Управляя самосборкой белка в присутствии оксида графена, авторы добились того, что белок стал упорядочиваться в соответствии со структурой последнего, образуя с ним устойчивое соединение.
Контролируя смешивание двух компонентов в разных пропорциях, ученые получили пластичный материал, который можно использовать в качестве биочернил для 3D-печати структур со сложной геометрией и разрешением до 10 микрометров.
По словам исследователей, новый материал открывает уникальные возможности в области биотехнологий. В частности, он может быть использован для производства микромасштабных гибких капилляроподобных структур, обладающих всеми необходимыми для кровеносных сосудов биохимическими и механическими свойствами и абсолютно совместимых с человеческими клетками.
«Существует большой интерес к разработке природоподобных материалов и производственных процессов, – говорит первый автор статьи доктор Юаньхао У (Yuanhao Wu) из Института биоинженерии Лондонского университета королевы Марии. – Однако возможности создания надежных функциональных материалов и устройств посредством самостоятельной сборки молекулярные компоненты до сих пор были ограничены. Наше исследование представляет собой новый метод интеграции белков с оксидом графена путем самосборки, который может быть легко совмещен с аддитивным производством для производства ключевых частей человеческих тканей и органов в лаборатории».
В дальнейшем ученые планируют создать искусственную сосудистую сеть для тестирования лекарственных препаратов, направленных на лечение сердечно-сосудистой недостаточности. Авторы также считают, что предложенный ими инновационный подход может быть использован для разработки широкого спектра решений в области микробиологической инженерии и медицины.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru