Живыми клетками теперь можно печатать по принципу китайской гравюры

Двухмерный клеточный массив может быть напечатан по принципу китайской гравюры на дереве, то есть прямым оттиском

(фото Lidong Qin).

Гравюра на дереве из Музея китайской ксилографии в Янчжоу

(фото Vmenkov/Wikipedia).

С момента появления трёхмерной печати учёные со всего мира предпринимают попытки создания "живых" тканей и мечтают о создании целых органов. Эта технология в большинстве случаев основана на принципе работы обычного струйного принтера. При этом успех создания любого биологического объекта напрямую зависит от выживаемости клеток, заправленных в устройство в качестве чернил. К сожалению, от 20 до 50% из них повреждаются и погибают в процессе печати.

На данный момент разным группам исследователей уже удалось "напечатать" модель почки, прототип сетчатки глаза из двух типов клеток и даже целое ухо. Однако вероятность успеха в таких экспериментах довольно низка.

Для того чтобы повысить производительность столь дорогостоящих и важных экспериментов, команда учёных из Института методических исследований в Хьюстоне (Houston Methodist Research Institute), работающая под руководством доктора Лидун Цинь (Lidong Qin) вернулась, можно сказать, на шаг назад — к двухмерной печати.

Двухмерный клеточный массив может быть напечатан по принципу китайской гравюры на дереве, то есть прямым оттиском
(фото Lidong Qin).

Вдохновившись китайскими гравюрами на дереве и игрушечными печатями, исследователи разработали новую технологию, которую они назвали Block-Cell-Printing или сокращённо BloC-Printing. В её основе лежат принципы микрогидродинамики.

Живые клетки через колонку попадают внутрь силиконовой формы, установленной на положке (например из питательной среды), и последовательно заполняют собой специальные ловушки, напоминающие рыболовный крючок. При удалении формы на подложке остаётся своеобразный клеточный оттиск, который соответствует расположению "крючков" на силиконе. Почти такой же принцип используется при изготовлении гравюр или в газетной печати.

Новая технология даёт возможность получать клеточные массивы с расстоянием между единичными экземплярами всего в 5 микрометров. Для сравнения, большинство клеток животных в ширину достигают от 10 до 30 микрометров. BloC-Printing позволяет использовать не только разные типы клеток по отдельности, но и их многокомпонентные комбинации, что пока не было доступно для трёхмерной печати. При этом минимальное время изготовления одного массива составляет всего полчаса.

Гравюра на дереве из Музея китайской ксилографии в Янчжоу

Согласно статье, опубликованной авторами в журнале PNAS, главным достижением технологии является 100% выживаемость биологического материала.

Биологи уже опробовали свой новый метод на раковых клетках молочной железы и первичных нейронах. В частности учёные работают над определением стадии развития опухоли.

Специалисты полагают, что потенциал у BloC-Printing огромен. Технология открывает новые возможности для изучения межклеточного взаимодействия, с её помощью можно будет создавать модели для испытания лекарственных препаратов или для исследования сложных взаимодействий внутри иммунной системы, а также для изучения передачи сигналов между нейронами.

Однако, несмотря на все неоспоримые преимущества, у BloC-Printing есть один существенный недостаток: пока с его помощью невозможно создать трёхмерную (объёмную) структуру.

Также по теме:
Впервые создано искусственное ухо для взрослого человека
Из воды и жира напечатан аналог живой ткани
Хрящевую ткань удалось напечатать на гибридном 3D-принтере
Впервые представлен цветной 3D-принтер для работы с несколькими материалами
Природное соединение облегчит 3D-печать медицинских имплантатов
Биоручка поможет врачам дорисовывать костные ткани