Прецизионная биопечать костной ткани
Исследователи из инженерной школы Тандона Нью-Йоркского университета и Исследовательского института фонда стволовых клеток Нью-Йорка создали точную копию кости, используя систему, сочетающую биотермическую визуализацию с нагретым «нанодолотом». В исследовании, опубликованном в журнале Advanced Functional Materials, они подробно описывают систему, позволяющую им строить биосовместимый материал с детализацией меньше размера белка. Литография с биотермическим сканированием (thermal scanning probe lithography, bio-tSPL) делает снимок костной ткани, а затем использует его для создания ее точной копии.
Группа под руководством профессора химической и биомолекулярной инженерии в Нью-Йоркском университете Тандон Элизы Риедо продемонстрировала, что можно увеличить масштаб bio-tSPL для создания копий костей с параметрами, необходимыми для биомедицинских исследований. Искусственные кости способны поддерживать рост живых клеток, полученных из собственных стволовых клеток пациента, создавая возможность применения стволовых клеток для исследовательских и терапевтических целей. Эта технология может значительно продвинуть вперед создание новых лекарств и привести к разработке более совершенных ортопедических имплантатов и устройств.
В человеческом теле клетки существуют в определенных средах, контролирующих их поведение и поддерживающих регенерацию тканей посредством передачи морфологических и химических сигналов на молекулярном уровне. В частности, костные стволовые клетки встроены в матрицу из коллагена, костных белков и минералов. Иерархическая структура кости включает микро- и наноструктуры, сложность которых до сих пор препятствовала их воспроизведению стандартными методами изготовления.
TSPL – это мощный метод нанопроизводства, который впервые применили несколько лет назад.
Короткое время производства, экономическая эффективность, а также совместимость со стволовыми клетками и возможность повторного использования копий костей делают bio-tSPL доступной платформой для создания искусственных тканей, которые идеально воспроизводят любую биологическую ткань с беспрецедентной точностью.
Искусственная костная ткань, воспроизведенная в этом исследовании, демонстрирует уникальные свойства, открывая возможности для понимания клеточной биологии и моделирования заболеваний костей, а также для разработки более совершенных платформ скрининга лекарств. Bio-tSPL также будет полезна в создании более эффективных ортопедических имплантатов для лечения дефектов скелета и челюстно-лицевой области, возникших в результате травмы или заболевания.
Статья X.Liu et al. Cost and Time Effective Lithography of Reusable Millimeter Size Bone Tissue Replicas With Sub-15 nm Feature Size on A Biocompatible Polymer опубликована в журнале Advanced Functional Materials.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам NYU Tandon: Researchers use hot nano-chisel to create artificial bones in a Petri dish.