Saskaņā ar pētījumu, kas publicēts 2. augusta žurnālā Science, zinātnieki ir veikuši nozīmīgu soli, lai varētu veikt funkcionālo orgānu trīsdimensiju biodrukāšanu pēc tam, kad pētnieki ir izstrādājuši veidu, kā rekonstruēt cilvēka sirds komponentu posmu.
Kārnegija Melona universitātes pētnieki ir izstrādājuši uzlaboto versiju Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH) tehnoloģijai, kas ir bezprecedenta 3D drukāts kolagēns, kas veido cilvēka sirds daļas, sākot no maziem asinsvadiem un beidzot ar vārstiem līdz sirds kambariem. Beat. Nesen iegūtais ASV patents 10 150 258, FRESH tehnoloģiju ir licencējusi FluidForm, un FluidForm ir apņēmies ievērojami paplašināt 3D drukāšanas iespējas.
"Tagad mums ir iespēja izveidot konstrukcijas, kas atveido vietējo organizāciju galvenās strukturālās, mehāniskās un bioloģiskās īpašības," sacīja profesors Adams Feinbergs, FluidForm līdzdibinātājs, Kārnegijs Melons, Resident Biomateriālu un apstrādes grupa. Vieta, kur tika pabeigts pētījums. "Joprojām ir daudz izaicinājumu, kas jāpārvar, lai mēs nonāktu bioinženierijas 3D orgānos, taču šis pētījums ir nozīmīgs solis uz priekšu."
Lai gan 3D biodrukāšana ir sasniegusi svarīgus pavērsienus, dzīvu šūnu un mīksto biomateriālu tieša drukāšana ir izrādījusies sarežģīta. Galvenais šķērslis ir mīkstu un dinamisku biomateriālu atbalsts drukāšanas procesā, lai sasniegtu izšķirtspēju un precizitāti, kas nepieciešama sarežģītu 3D struktūru un funkciju rekonstrukcijai.
FRESH izmanto iegulto drukāšanas metodi, lai atrisinātu šo izaicinājumu, izmantojot pagaidu atbalsta želeju, kas ļauj drukāt sarežģītas sastatnes, izmantojot vietējās nemodificētās kolagēna 3D formas. Agrāk pētnieki bija ierobežoti, jo mīkstos materiālus bija grūti izdrukāt ar augstu precizitāti vairākos slāņos nokarāšanās dēļ.
Līdzdibinātāja un FluidForm līdzdibinātāju Endrjū Lī un Endrjū Hadsona vadībā deviņi Carnegie Mellon komandas locekļi pārvar šos šķēršļus, izstrādājot veidu, kā vadīt kolagēna pašsavienošanos, izmantojot straujas pH izmaiņas.
FRESH 3D bioprintētā sirds ir balstīta uz cilvēka MRI un precīzi atveido pacientam raksturīgo anatomiju. Apdrukāto cilvēka kardiomiocītu mazākie kambari uzrādīja sinhronu kontrakciju, virziena darbības potenciāla izplatīšanos un sieniņu sabiezēšanu par 14 procentiem maksimālās kontrakcijas laikā. Tomēr joprojām pastāv izaicinājumi, tostarp miljardiem šūnu, kas nepieciešamas, lai ražotu 3D drukātus lielākus audus, ražošanas apjoms un nenoteikts klīniskās tulkošanas uzraudzības process.
Lai gan koncepcijas pierādīšanai tiek izmantota cilvēka sirds, SVAIGĀ kolagēna un citu mīksto biomateriālu drukāšana ir platforma, kas, iespējams, veidos uzlabotas sastatnes dažādām audu un orgānu sistēmām.
"FluidForm ļoti lepojas ar Feinberg Labs pētījumu," sacīja FluidForm izpilddirektors Maiks Graffeo. "FRESH tehnoloģija, ko izstrādājusi Kārnegija Melona universitāte, ļauj bioprinteriem sasniegt vēl nebijušu struktūru, izšķirtspēju un precizitāti, tādējādi ļaujot milzīgu lēcienu šajā jomā. Mēs esam ļoti priecīgi piedāvāt to pētniekiem visā pasaulē. Tehnoloģija."
FluidForm komercializē FRESH tehnoloģiju, izmantojot savu pirmo produktu LifeSupport(TM) biodrukas atbalsta gēlu, ļaujot pētniekiem visā pasaulē iegūt efektīvu kolagēna, šūnu un dažādu biomateriālu 3D biodruku.
