Искусственные органы обзавелись сосудами
Группа исследователей из Гарвардского университета занимается созданием полноценных искусственных органов. Причём органов, куда лучше подходящих для этой цели чем природные. Дело в том, что геном человека не является «единственным документом», по которому производится наше тело. В процессе формирования и развития тела непрерывно возникают те или иные особенности: по-разному формируются кости, сосуды, нервы.Даже генетический клон может оказаться «устроенным» совсем по другому.
А вот такая вещь, как печать «запасного» органа из клеточного материала, стала возможной благодаря развитию технологий 3D-печати. Но, хотя существуют успешные примеры применения в лечении пациентов искусственных трахей, объемно напечатанных из клеточного материала (тестирование, кстати, проходило и в России), возможности изначально существующей технологии были ограничены. Она не могла производить достаточно толстые и объёмные искусственные органы.
Почему? Да потому что клеткам нужна подача энергии и строительных материалов, с отводом отработанного сырья. Того, что обеспечивается кровеносной системой, которой в искусственных органах «первого поколения» и не было: принтеры формировали из клеточного материала массу разных форм и размеров, но однородную. Из одних и тех же клеток - пригодную, скажем, для искусственной кожи. Но вот теперь ситуация радикально изменилась к лучшему.
Исследовательская группа из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук, возглавляемая профессором Дженнифер Льюис (Jennifer A. Lewis), сумела, используя выполненный по специальному заказу объёмный принтер с четырьмя печатными головками, произвести васкуляризированную живую ткань, в которой клетки перемежаются кровеносными сосудами.
Исследователям из Lewis Lab удалось решить эту проблему благодаря использованию нескольких видов "чернил". Первыми чернилами выступало желатинообразное вещество, исполняющее роль внеклеточной матрицы - ту роль, которую в живом организме исполняет смесь белков и прочей биохимии, окружающей клетки. Двое других чернил состояли из желатина, исполняющего роль строительного раствора, и «кирпичиков» двух родов, которыми были мышиные клетки и клетки человеческой кожи.
Ну а главная хитрость состояла в использовании ещё одного сорта чернил. Им выступил материал с парадоксальными свойствами - желеобразный при комнатной температуре, при которой и производилась печать, и разжижающийся при температурах низких. И вот этим-то материалом и заполнялись полости будущих кровеносных сосудов. А дальше, когда искусственный орган сформирован, он охлаждается и помещается в вакуум - благодаря чему разжижившийся материал вытекает, формируя полости, по которым предстоит циркулировать крови.
Процедура поразительно знакомая для любого инженера: натуральное литье по выплавляемым моделям, только наоборот. Тут модель не выплавляется, а, наоборот, выхолаживается, переводясь в жидкую фазу. Но главный принцип, применённый для формирования мелких структур, - тот же самый.
Правда, технологические ограничения имеют место и здесь. Пока удалось сформировать кровеносные сосуды диаметром около 75 микрометров. Изготовление капилляров сегодня все еще невозможно. Гарвардские исследователи надеются, что в искусственном органе, в котором сформированы крупные и средние кровеносные сосуды, капилляры начнут прорастать сами собой, в процессе функционирования организма.
Статья основана на материалах: http://www.computerra.ru/96043/
Группа исследователей из Гарвардского университета занимается созданием полноценных искусственных органов. Причём органов, куда лучше подходящих для этой цели чем природные. Дело в том, что геном человека не является «единственным документом», по которому производится наше тело. В процессе формирования и развития тела непрерывно возникают те или иные особенности: по-разному формируются кости, сосуды, нервы.Даже генетический клон может оказаться «устроенным» совсем по другому.
А вот такая вещь, как печать «запасного» органа из клеточного материала, стала возможной благодаря развитию технологий 3D-печати. Но, хотя существуют успешные примеры применения в лечении пациентов искусственных трахей, объемно напечатанных из клеточного материала (тестирование, кстати, проходило и в России), возможности изначально существующей технологии были ограничены. Она не могла производить достаточно толстые и объёмные искусственные органы.
Почему? Да потому что клеткам нужна подача энергии и строительных материалов, с отводом отработанного сырья. Того, что обеспечивается кровеносной системой, которой в искусственных органах «первого поколения» и не было: принтеры формировали из клеточного материала массу разных форм и размеров, но однородную. Из одних и тех же клеток - пригодную, скажем, для искусственной кожи. Но вот теперь ситуация радикально изменилась к лучшему.
Исследовательская группа из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук, возглавляемая профессором Дженнифер Льюис (Jennifer A. Lewis), сумела, используя выполненный по специальному заказу объёмный принтер с четырьмя печатными головками, произвести васкуляризированную живую ткань, в которой клетки перемежаются кровеносными сосудами.
Исследователям из Lewis Lab удалось решить эту проблему благодаря использованию нескольких видов "чернил". Первыми чернилами выступало желатинообразное вещество, исполняющее роль внеклеточной матрицы - ту роль, которую в живом организме исполняет смесь белков и прочей биохимии, окружающей клетки. Двое других чернил состояли из желатина, исполняющего роль строительного раствора, и «кирпичиков» двух родов, которыми были мышиные клетки и клетки человеческой кожи.
Ну а главная хитрость состояла в использовании ещё одного сорта чернил. Им выступил материал с парадоксальными свойствами - желеобразный при комнатной температуре, при которой и производилась печать, и разжижающийся при температурах низких. И вот этим-то материалом и заполнялись полости будущих кровеносных сосудов. А дальше, когда искусственный орган сформирован, он охлаждается и помещается в вакуум - благодаря чему разжижившийся материал вытекает, формируя полости, по которым предстоит циркулировать крови.
Процедура поразительно знакомая для любого инженера: натуральное литье по выплавляемым моделям, только наоборот. Тут модель не выплавляется, а, наоборот, выхолаживается, переводясь в жидкую фазу. Но главный принцип, применённый для формирования мелких структур, - тот же самый.
Правда, технологические ограничения имеют место и здесь. Пока удалось сформировать кровеносные сосуды диаметром около 75 микрометров. Изготовление капилляров сегодня все еще невозможно. Гарвардские исследователи надеются, что в искусственном органе, в котором сформированы крупные и средние кровеносные сосуды, капилляры начнут прорастать сами собой, в процессе функционирования организма.
Статья основана на материалах: http://www.computerra.ru/96043/
