Ученые напечатали на 3D принтере разлагаемые биоматериалы

Во все времена одной из наиболее серьезных проблем в медицине было наличие донорских тканей и органов. История знает немало примеров, когда люди умирали от ожогов значительной площади кожи или же цирроза печени только потому, что им вовремя не смогли пересадить имплантаты. Есть и другие примеры, когда использование тканей и органов доноров спасало жизни тем, кто был обречен на гибель.

Развитие науки позволило существенно продвинуться в области медицины. Опыты выращивания клеток, а затем тканей и органов в пробирках дали свои результаты, и сегодня подобные биоматериалы уже с успехом применяются в ряде клиник. Однако получение донорских материалов из пробирки – процедура сложная и продолжительная. Когда счет идет на часы, важно решать поставленные задачи максимально оперативно. 

Правда, в скором времени практика использовать в качестве доноров других людей может остаться в прошлом. Ученые британского университета Брауна научились печатать биологический материал на 3D принтерах и провели ряд успешных экспериментов, которые доказывают – стереолитографическая печать вполне пригодна для медицинских целей.

Принцип конструктора Lego

Основой для жидкости, которая применяется в 3D печати, является экстракт морских водорослей, обогащенный альгинатом натрия, катионными и ионными солями. Используя компоненты в разных пропорциях, ученые смогли печатать биоматериалы, обладающие способностью растворяться под воздействием катализатора через некоторое время. Процесс растворения может регулироваться, что позволяет создавать временные ткани, пригодные для использования в различных сферах медицины. Это может быть фармакология и онкология, кардиохирургия и маммология, стоматология и травматология – область применения искусственно полученных материалов весьма обширна.

Наблюдая за тем, как принтер печатает биоматериал, ученые невольно сравнили процесс со сборкой конструктора Lego, когда из готовых компонентов собирается оригинальная конструкция. Она может быть любой в зависимости от заданных параметров, что позволяет моделировать биоматериал, подбирая его индивидуально для каждого конкретного пациента.

Способность к растворению тканей – важное условие эксперимента

В отличие от своих коллег, которые стремились вырастить в пробирках полноценные органы для их последующей пересадки в организмы живых людей, британские ученые ставили перед собой несколько иные задачи. Им необходимо было напечатать ткань, которая через заданный промежуток времени способна исчезать. С ее помощью создаются искусственные барьеры в организме человека, отделяющие, к примеру, пораженные участки кожи от здоровых тканей. Подобные альгинарные барьеры не являются абсолютно глухими, они пропускают жидкость. Но при этом задерживают клетки. Изобретение особенно актуально, когда речь идет о распространении заболеваний на клеточном уровне – такой барьер способен локализовать очаг инфекции, не допуская заражения всего организма.

В качестве эксперимента британские специалисты окружили напечатанную на 3-D принтере ткать клетками молочной железы и через некоторое время смогли наблюдать, как клетки преодолевают барьер по мере его рассасывания. Примечательно, что процесс печати такой ткани занимает не более 5 минут, что является абсолютным рекордом в области регенерационных процессов.

От костей до зубов: опыты с печатью биоматериалов продолжаются

Попытки использовать 3D принтеры ля получения биологических соединения сегодня проводятся во всем мире и уже приносят первые плоды. Если несколько лет назад использование трехмерной технологии печати при создании зубных протезов являлось настоящей сенсацией, то в наши дни такие имплантанты уже пробуют создавать из биомассы. Однако наибольших успехов добились экспериментаторы в области 3D печати костных имплантантов, что в скором будущем позволит оказывать качественную медицинскую помощь детям. Пока же маленькие пациенты вынуждены довольствоваться искусственными костями, и по мере роста организма такие имплантанты нужно менять. Какими будут костные ткани, созданные при помощи трехмерной печати, покажет время. Но уже сейчас ученым удалось добиться того, что опытные образцы, созданные из так называемого биопластика, успешно обрастают живыми клетками.