Из воды и жира напечатан аналог живой ткани

Структуры из искусственных клеток шириной около миллиметра

(фото Gabriel Villar/Oxford University).

Структура из клеток шириной 500 микрометров проводит ток между двумя электродами, словно настоящий нейрон

(фото Gabriel Villar/Oxford University).

Полученные командой Виллара структуры, часть капель которых выкрашена в синий, а другая часть √ в оранжевый цвет

(фото Gabriel Villar/Oxford University).

Схема установки, производящей искусственные клетки из воды и жиров, а также микрофотография структуры, часть капель которой выкрашена в синий, а другая часть √ в оранжевый цвет

(иллюстрация Villar et al. Science/AAAS с сайта phenomena.nationalgeographic.com).

Материя из водных капель в липидной оболочке, сформированная в шар

(фото Gabriel Villar/Oxford University).

Сворачивание структуры из капель разной солёности

(иллюстрация Villar et al. Science/AAAS с сайта phenomena.nationalgeographic.com).

Исследователи из Оксфорда (University of Oxford) во главе с Хэганом Бейли (Hagan Bayley) при помощи специального 3D-принтера "напечатали" аналог живой ткани из капель воды в жировой оболочке. Полученная матрица способна имитировать некоторые функции живых биологических тканей, состоящих из настоящих клеток.

Тонкая желеобразная материя, состоящая из 35 тысяч очень маленьких капель воды, каждая из которых покрыта липидной оболочкой, имитирующей клеточную мембрану, может сгибаться и растягиваться, подобно мышцам, и передавать электрические сигналы, словно нейроны мозга. "Клетки" также проявили способность взаимодействовать друг с другом через оболочку.

У жировых молекул, из которых состоит оболочка такой искусственной клетки, есть гидрофильная головка, контактирующая с поверхностью водной капли, и гидрофобная задняя часть. Когда две капли с липидной оболочкой соединяются, они "прилипают" друг к другу, образуя двухслойную структуру, очень напоминающую клеточную мембрану.

Соавтор исследования Габриэль Виллар (Gabriel Villar) создал специальное устройство, которое сформировало аналог живой ткани: 3D-принтер с тончайшим стеклянным соплом распылял капли воды. Капли попадали в специальный наполненный маслом контейнер глубиной 5 миллиметров. Пока распыляемая вода достигала дна, у каждой капли появлялась масляная мембрана.

Схема установки, производящей искусственные клетки из воды и жиров, а также микрофотография структуры, часть капель которой выкрашена в синий, а другая часть – в оранжевый цвет (иллюстрация Villar et al. Science/AAAS с сайта phenomena.nationalgeographic.com).

Платформа, поддерживающая контейнер с искусственными клетками, постоянно двигается. В результате каждая новая капля падает рядом или на предыдущую. В результате учёные смогли сформировать из таких "клеток" сферы, кубики, замки и цветки.

Полученные командой Виллара структуры, часть капель которых выкрашена в синий, а другая часть – в оранжевый цвет (фото Gabriel Villar/Oxford University).

Чтобы заставить полученные структуры изменять свою форму, команда Виллара добавила принтеру ещё одно сопло. Из первого учёные выпускали капли слабосолёного раствора, а из второго с высокой концентрацией соли. Так как вода может проникать сквозь образующуюся двуслойную оболочку "клеток", то постепенно (из-за необходимости выравнивания баланса концентрации) одни капли в липидной оболочке раздувались, а другие "худели". Структура меняла свою форму.

Чтобы заставить "клетки" обмениваться электрическими сигналами, группа Виллара добавила в водный раствор токсин. Соединение образовывало дыры в липидной оболочке, через которые и проходил ток.

Матрица из клеток шириной 500 микрометров проводит ток между двумя электродами, словно настоящий нейрон (фото Gabriel Villar/Oxford University).

По словам Виллара, искусственная ткань из воды и жира может однажды стать основой для создания синтетических тканей или послужить моделью человеческих органов, наблюдение за которой поможет лучше понять функционирование живых тканей.

Поскольку такая структура является полностью синтетической, не несёт в себе генетической информации и не способна размножаться, при внедрении её в живой организм можно будет избежать многих проблем, связанных с мутациями и изменением генома. У синтетической ткани, вроде этой, есть значительное преимущество даже перед стволовыми клетками, уверены учёные.

Результаты исследования искусственной водяной ткани были опубликованы в журнале Science.

Также по теме:
Знаменитый генетик приблизился к созданию синтетической жизни 
Учёные впервые создали бактерию-Франкенштейна 
Российские исследователи создали "жидкую кожу" 
На 3D-принтере напечатали идеальное ухо 
Хрящевую ткань удалось напечатать на гибридном 3D-принтере