Konwencjonalne drukarki 3D przystosowane do druku tętnic.

Grupa naukowców ze Stanów Zjednoczonych wydrukowała na konwencjonalnej drukarce 3D sztuczne analogi naczyń wieńcowych i udowych, serca i innych złożonych struktur biologicznych. W tym celu opracowali nową metodę drukowania „żel w żelu”. Praca została opublikowana w czasopiśmie Science Advances, komunikat prasowy jest dostępny na stronie internetowej Carnegie Mellon University.

Tradycyjny druk 3D pozwala tworzyć obiekty z plastiku lub metalu. Miękkie biokompatybilne materiały są jednak potrzebne do tworzenia struktur biologicznych, takich jak serce lub naczynia krwionośne. Główny problem tworzenia obiektów stałych polega na samej zasadzie drukowania 3D: przy stosowaniu kolejnej warstwy konieczne jest, aby poprzednia warstwa stanowiła podstawę. Jednak kolagen, fibryna i inne galaretowate materiały, które idealnie nadają się do zastosowań medycznych, gdy próbują je „wydrukować”, po prostu osiadają pod własnym ciężarem..

Naukowcy znaleźli sposób na rozwiązanie tego problemu, używając innego żelu mikrocząstkowego żelatyny jako matrycy do drukowania. Naukowcy wybrali biokompatybilny materiał o niewielkiej odporności mechanicznej, aby „igła” drukarki mogła się na nim swobodnie poruszać, ale pozostawała wystarczająco gęsta, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się już wydrukowanych warstw. Aby uzyskać wymagane parametry, naukowcy poddali zwykłą galaretkę żelatynową obróbce w mieszalniku i wirówce, uzyskując w ten sposób żel z cząstkami o określonej wielkości..

Drukowanie wykonano za pomocą białek lub żelowych polisacharydów, na przykład kwasu alginowego. Jako „szablon” autorzy wykorzystali szczegółowe obrazy 3D naczyń lub serca, otrzymane metodą obrazowania metodą rezonansu magnetycznego. Doświadczenia przeprowadzono w sterylnej atmosferze, bazę żelu żelatynowego umieszczono na szalce Petriego zamocowanej na stole. „Igła” drukarki została wtryśnięta w żelatynę i wytworzyła materiał drukarski, który wypływał z nosa. W procesie drukowania nastąpiło żelowanie polisacharydu w żelatynie.

Drukowanie przeprowadzono w temperaturze od 4 do 22 ° C, tak że baza żelu nie topi się. Na koniec temperaturę podniesiono do 37 ° C, co ułatwiło usunięcie matrycy żelatynowej. Ta temperatura jest nieniszcząca nie tylko dla obiektów drukowanych, ale także dla żywych komórek, które mogą być zawarte w mieszaninie drukowanej..

Naukowcy nie tylko mogli stworzyć nową metodę tworzenia złożonych struktur biologicznych, ale także znacznie obniżyć koszt jej kosztów. Drukowanie obiektów biologicznych nie jest nowością, ale wcześniej korzystało z drukarek 3D o specjalnej konstrukcji, której koszt jest bardzo wysoki. Autorom tej pracy udało się zaadaptować do tego celu zwykłe drukarki 3D, których koszt jest 100 razy mniejszy. W przyszłości naukowcy wprowadzą do struktur drukowanych przez nich prawdziwe komórki serca w celu dalszego tworzenia tkanki mięśniowej i stworzenia „żywego” sztucznego serca..