Ученые создали 3D-принтер, который печатает человеческую кожу, кости и мышцы
Испанские ученые представили биопринтер, который печатает кожу, полностью идентичную человеческой
Группа исследователей из Мадридского университета Карлоса III, Центра по исследованиям в сфере энергетики, окружающей среды и технологий (CIEMAT), а также мадридского Университетского госпиталя Грегорио Мараньона разработали 3D-принтер, который печатает с использованием биологических материалов. Как показали исследования, полученная кожа полностью функциональна, и ее можно использовать в медицине и трансплантологии, а также для тестирования косметической продукции и бытовой химии.
Кожа создается с помощью так называемых "биочернил". Как отмечает один из исследователей Хуан Франсиско дел Каньисо, ключевое значение для создания технологии имело понимание того, как именно нужно смешивать и наносить биоматериалы, чтобы клетки могли функционировать. Кожа печатается слой за слоем, повторяя строение настоящей человеческой кожи.
"Распечатанная" кожа, которая, как и человеческая, состоит из эпидермиса и дермы, биологически активна и сама производит коллаген, придающий ей эластичность. Как подчеркивают ученые, если для печати использовать биоматериал от конкретного человека, можно за короткий срок создать кожу, пригодную для трансплантации — например, в случае серьезного ожога.
Фирма BioDan Group, принимавшая участие в разработке, планирует вывод продукта на рынок. В компании отмечают главные преимущества технологии печати кожи: быстрота создания и возможность автоматизации производства.
Из человеческих частей тела, пока печатаются только внутренние ткани и кожа. Создаются уменьшенные, но работающие копии ушей и носов. Первая печать органов человека ожидается к 2030-му году.
Стоит отметить, что это не первые разработки в "изготовлении" биоматериалов и органов для человееского тела. Так недавно биоинженеры из США разработали необычную технологию трехмерной печати, которая позволяет создавать полноценные копии отдельных костей, частей рук, ушей и хрящей при помощи стволовых клеток и специальных полимерных шаблонов.
"Эта техника печати тканей и органов является важным и очень серьезным шагом на пути к созданию технологии, позволяющей изготовлять органы-"запчасти" для наших пациентов. Теперь у нас есть возможность печатать полноценные человеческие органы, сохраняющие стабильность. В дальнейшем, эта технология поможет нам "печатать" ткани и органы пригодные для имплантации", — заявил Энтони Атала (Anthony Atala) из Института регенеративной медицины в Уэйк-Форесте (США).
Как отмечают Атала и его коллеги, одним из главных препятствий на пути выращивания органов из стволовых или "взрослых" клеток является то, что их "печать" возможна лишь тонким слоем. По словам ученых, когда толщина "пирога" из клеток превышает 200 микрометров, ткань начинает гибнуть, так как питательные вещества и кислород не могут проникнуть на такую глубину без наличия кровеносных сосудов.
Авторы статьи решили эту проблему, создав особый полимер, позволявший ученым укладывать клетки слоями и при этом сохранять небольшой просвет между ними. Это позволило клеткам будущих костей, мышц или хряща расти в фактически неограниченных масштабах, не испытывая проблем с доступом к пище и кислороду.
После того, как орган "напечатан", ученые помещают его в организм мыши или даже человека, где он постепенно "зарастает" кровеносными сосудами, а полимер постепенно разлагается, уступая им место. В конечном итоге на месте заготовки возникает полноценный орган, обладающий нужной трехмерной формой и всеми необходимыми видами ткани.В качестве демонстрации биологи вырастили кость нижней челюсти человека, используя стволовые клетки, а также "напечатали" полноценную раковину уха, используя МРТ-снимок одного из добровольцев в качестве шаблона для печати. Оба органа были помещены в тело грызуна и успешно прижились в нем, полностью покрывшись изнутри сосудами.
Пока эта технология не совсем готова для медицинского использования – ее еще предстоит проверить в клинических испытаниях, однако Атала и его коллеги уверены, что им удастся быстро вывести ее в медицинскую практику.