Биолози напечатаха човешко ухо вътре в тялото на гризач
Учените са изпробвали метод за 3D печат на органи, който не изисква хирургична намеса. Лазерен лъч прониква през неповредената кожа и формира необходимата структура направо под нея. Постижението е описано в научна статия, публикувана в списание Science Advance.
Много изследователи днес работят над разработването на технологии за 3D печат на живи тъкани и даже на цели органи. Обикновено в ролята на „мастило“ за тези 3D принтери служат култури от живи клетки, потопени в специални фотополимери, които са под формата на гел или течност. Там, където върху фотополимера пада лъч от лазер, протича химическа реакция и субстанцията се втвърдява. Обикновено при такива 3D принтери се използват ултравиолетови лазери, а това излъчване не прониква през кожата. Учени от Китай, САЩ и Белгия са разработили нов метод, който позволява да се печата нужната структура под неповредената кожа на човек или животно.
Изследователите са използвали лазер в близкия инфрачервен диапазон, чието излъчване прониква през тъканите на приемлива дълбочина. При това в „мастилата“ за биопринтера (биомастила) са били добавени наночастици, които поглъщат инфрачервените вълни и от своя страна ги преизлъчват във вид на ултравиолетови лъчи. А вече ултравиолетът предизвиква необходимите химически реакции във фотополимера.
Както отбелязват разработчиците на новия метод, фотополимерът и културата от клетки се вкарват чрез инжектиране през минимален прорез и след това настъпва момента на облъчване.
Лазерните лъчи преминават през оптичната система, която ги подрежда в необходимата форма. Това може да се сравни с популярното някога устройство, в което лазерните лъчи, преминаващи през дюзи с различна форма превръщаха „лазерното зайче“ в определена картинка. В дадения случай картинката представлява формата на бъдещия орган или друга желана структура.
Източник: Jiumeng Zhang, State Key Laboratory of Biotherapy and Cancer Center.
Като начало, учените са изпробвали своя метод извън жив организъм. Те са напечатали разнообразни фигури през мъртва кожа на мишки и през мускулна тъкан на свиня.
След това те започнали експерименти в жив организъм. Отначало изследователите напечатали под кожата на мишките прости фигури, като тригълници и кръстове. След това учените изчакали една седмица за да се убедят, че за този период чуждите тъкани няма да предизвикат възпаление или други усложнения.
Източник: Jiumeng Zhang, State Key Laboratory of Biotherapy and Cancer Center.
На следващия етап биолозите напечатали структура, копираща формата на ушна раковина, но в намален мащаб. За тази цел те използвали биомастило от клетки на хрущял. Авторите са взели в качеството на прототип едно ухо и са напечатали неговото огледално отражение в качеството на второ ухо. Именно по този начин се предполага, че в бъдеще ще се възстановяват повредените ушни раковини, вземайки здравата за образец.
Ухото се печатало в два варианта, като при първия това се случвало извън организма, а при втория под кожата на жива мишка. В първия случай изследователите успели да измерят количеството на оживелите клетки. След седем дена се оказало, че 80% от тях са все още живи.
В организма на гризача голяма част от клетките също оживели и започнали да отделят колаген. Напечатаната в живия организъм ушна раковина придобивала своята окончателна форма в продължение на месец. Тя ставала все по-реалистична с продължаващото делене на клетките от хрущял, които уплътнявали напечатания полимерен скелет и отделяли колаген.
Източник: Jiumeng Zhang, State Key Laboratory of Biotherapy and Cancer Center.
Накрая, изследователите изпробвали още една перспективна процедура, а именно лекуване на закрити рани с помощта на 3D принтер. За тази цел те използвали стволови клетки като елемент от биомастилото, вместо хрущялните клетки.
В закритата рана под кожата на живите мишки се печатала подходяща по размер и форма „кръпка“. За 10 дена раната при животните се затваряла с 80%. При контролните екземпляри, при които нямало никакви манипулации, раните за същия период се затворили с 40%.
Източник: Jiumeng Zhang, State Key Laboratory of Biotherapy and Cancer Center.
По този начин, 3D принтирането през кожата се оказало ефективно при лечението на рани и печатането на прости органи, такива като ушната раковина. Изследователите се надява, че в обозримо бъдеще предложения от тях метод ще излезе от лабораториите и ще влезе в клиниките.
