fbpx

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.

Принципна схема на новата технология за 3D биопринтиране
Принципна схема на новата технология за 3D биопринтиране
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.

3D печат на различни фигури под кожата на гризача
3D печат на различни фигури под кожата на гризача
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.

печатане на ухо
А-Човешка ушна раковина, служеща за прототип; В-Огледалното отражение; С-Контурът, използван като образец за печата; D-Напечатана структура извън организма; Е – Същата структура след 7 дена (в зелено-живите клетки от сухожилие) F – Напечатана ушна раковина в организма на мишка; G – Същата след един месец; Н и I – Микроизображения на колагена, отделен от клетките в организма на мишката;
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%.

Темпове на зарастване на  закритите рани
Темпове на зарастване на закритите рани при контролната група (вляво) и при използването на 3D принтер
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.

Източник

0 0 vote
Article Rating
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x
Inline