GIGPORT.RU ГЛОБАЛЬНЫЙ ИННОВАЦИОННЫЙ ГИПЕРПОРТАЛ
  ГЛАВНАЯ НОВОСТИ АФИША ПРОЕКТЫ ИННОВАЦИИ ТУРИЗМ РАЗВЛЕЧЕНИЯ  
       
 
       
Электроника   Бытовая техника   Спорт и отдых   Софт и игры   Видео и музыка на DVD и Blu-ray   Музыка   Антиквариат и винтаж  

2

vkontakte.ru mail.ru facebook.com twitter.com ok.ru plus.google.com  information rss
       
БЕЗОПАСНОСТЬ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ HI-TECH АРХИТЕКТУРА ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ЭКОЛОГИЯ КОСМОС ОКЕАН ТРАНСПОРТ ЭНЕРГЕТИКА И СВЯЗЬ КОМПЬЮТЕРЫ И ИНТЕРНЕТ РАЗНОЕ
 
 
 
 
3D-ТЕХНОЛОГИЯ ПЕЧАТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ С СОСУДИСТЫМИ СИСТЕМАМИ  

3D-ТЕХНОЛОГИЯ ПЕЧАТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ С СОСУДИСТЫМИ СИСТЕМАМИ



медицина, регенерация, биопечать, 3D-принтер, кровоснабжение, нутриент, метаболизм



Учёные из Университета в Пенсильвании предложили эффективный метод создания искусственных биологических тканей с развитой васкулярной (сосудистой) сетью, пригодный для трёхмерной печати с использованием 3D-принтера.
   
  Новые достижения в области инженерии органических тканей и регенеративной медицины сделают возможным выращивание печени из клеток пациента или животного мяса, которое можно порезать на стейки и зажарить.

Биоинженеры уже способны конструировать двумерные структуры из разных типов тканей, но одной из важнейших задач на пути к трёхмерным структурам является поиск техники, уберегающей клетки в объёмных структурах от удушья, органы имеют сложные трёхмерные сети сосудов, прокачивающие кровь, а значит, обеспечивающие клетки питанием, которые очень сложно воспроизвести в лаборатории.

Учёные из Университета в Пенсильвании (University of Pennsylvania) предложили инновационное решение проблемы кровоснабжения: использовать трёхмерные печатные волокна для быстрого создания сосудистых сетей, улучшая, таким образом, свойства и функции искусственных живых тканей.

Система кровоснабжения является основным средством доставки нутриентов (питательных веществ) и удаления отходов метаболизма. Без неё живые клетки, помещённые в объёмную тканевую структуру, быстро погибают. Такой проблемы нет в тонких тканях, состоящих из нескольких слоев клеток, поскольку все клетки в них имеют прямой доступ к нутриентам и кислороду. Сейчас биоинженеры осваивают метод трёхмерной печати для производства объёмных тканей, содержащих большое количество живых клеток.

Наиболее известная биоинженерная технология базируется на выращивании ткани слой за слоем (биопечати). Одиночные слои или капельки, составленные из клеток и геля-основы, сначала производят, а затем собирают их вместе, добавляя по одной капле зараз. Такая технология напоминает возведение конструкции из деталей LEGO.
   
 
3D-ТЕХНОЛОГИЯ ПЕЧАТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ С СОСУДИСТЫМИ СИСТЕМАМИ   3D-ТЕХНОЛОГИЯ ПЕЧАТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ С СОСУДИСТЫМИ СИСТЕМАМИ
     
Кровеносная система играет колоссальную роль в обеспечении клеток живого организма питательными веществами. Клетки в объёмных искусственных тканях также нуждаются в своевременном питании и отводе продуктов метаболизма   Полученное с помощью микроскопа изображение напечатанной на 3D-принтере сахарной заготовки, предназначенной для создания сосудистой сети в живой ткани
   
  При помощи такого метода пошагового производства можно создавать сложные формы из разнообразных материалов, но он не подходит для печати клеточных структур с кровеносными системами. Если по транспортным каналам прогонять жидкость, швы, пролегающие между слоями ткани и соединяющие полые каналы, могут разойтись. Кроме того, некоторые виды клеток, вроде клеток печени, не способны пережить длительную процедуру трёхмерной биопечати. Исследователи из Университета в Пенсильвании вывернули процесс печати наизнанку.

Вместо того чтобы послойно печатать крупные структуры тканей, оставляя межу ними васкулярные каналы (аналоги сосудов), учёные сосредоточились на самой сосудистой сети и спроектировали автономные трёхмерные волокнистые сети, которые должны были заменить васкулярную систему, заранее помещённую в форму для литья. Способ получения плотной искусственной органической ткани, как бы заключающей в себе волокна, схож с применяемой тысячелетия техникой, называющейся литьём по выплавляемой модели (её суть состоит в том, что в форму для литья помещают глину, покрытую воском, воск тает и вытекает из формы, а его место занимает бронза, которая и образует полую скульптуру после отделения глины): форму и васкулярную основу убирают после добавления клеток.

Техника быстрого литья потребовала от исследователей создать материал, достаточно жесткий для формирования трёхмерной сети цилиндрических волокон, но в то же время легко растворяющийся в воде без негативного токсичного воздействия на клетки. Такой материал, помимо этого, должен быть совместимым с 3D-принтером, чтобы на его основе можно было производить сложные васкулярные сети на порядок быстрее и в больших масштабах по сравнению с послойной биопечатью.

Простым и доступным материалом, обладающим всеми необходимыми свойствами, оказался сахар. Сахар механически прочный и, в форме целлюлозы, образует большую часть биомассы на планете, а кроме того, компоненты сахара активно участвуют в питательных процессах, ускоряющих рост клеток.

Конечная формула представляет собой комбинацию сахарозы, глюкозы и усиливающего прочность структуры декстрана. Вещество на базе этой формулы оказалось пригодным для печати на 3D-принтере. В качестве 3D-принтера, учёные использовали open-source устройство RepRap со специально разработанным для целей учёных экструдером и программным обеспечением. Чтобы придать стабильность напечатанной структуре, исследователи покрыли заготовки тонким слоем разлагающегося полимера, полученного из кукурузы. Благодаря этому покрытию сахарные заготовки распадаются и вытекают из геля-основы через созданные каналы, не изменяя жидкостных свойств геля и не повреждая растущие клетки. После того как сахар разложился, учёные прокачали жидкость через образовавшиеся сосудистые сети, чтобы доставить клеткам нутриенты и кислород — подобно тому, как это происходит в организме.
   
 
3D-ТЕХНОЛОГИЯ ПЕЧАТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ С СОСУДИСТЫМИ СИСТЕМАМИ   Сам процесс является быстрым и недорогим с точки зрения реализации, что позволяет учёным с лёгкостью переключаться с компьютерного моделирования на физические модели васкулярных сетей в разных конфигурациях.

Эта новая технология производства искусственных тканей весьма безопасна для клеток. Процедура подразумевает всего лишь ручное переливание жидкости с клетками в форму, после чего они получают питание через образовавшуюся васкулярную сеть.
   
  Исследователи также обнаружили, что клетки крови человека, пропускаемые через искусственную васкулярную сеть, создают новые отростки-капилляры, чтобы расширить кровеносную сеть — в теле человека кровеносные сосуды растут схожим образом.
   
 
3D-ТЕХНОЛОГИЯ ПЕЧАТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ С СОСУДИСТЫМИ СИСТЕМАМИ   В качестве дополнительного доказательства высокой эффективности своего метода учёные приводят тот факт, что структуры, построенные из живых клеток печени, способны производить альбумин и карбамид, что свидетельствует о полноценном функционировании клеток в подобных структурах с искусственными системами снабжения питательными растворами.

Васкулярные заготовки на основе сахара достаточно стабильные и прочные, и потому их можно будет в готовом виде поставлять в лаборатории по всему миру.


Источник: GIGPORT.RU
 
Нравится
 
 
 
 
 
 
 
GIGPORT.RU ГЛОБАЛЬНЫЙ ИННОВАЦИОННЫЙ ГИПЕРПОРТАЛ
ГИПЕРПОРТАЛ
ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ
ИНТЕРЕСНОЕ В МИРЕ
ОНЛАЙН ГИПЕРМАРКЕТ
ДОСКА ОБЪЯВЛЕНИЙ
РАЗВЛЕЧЕНИЯ
ГИПЕРПОРТАЛ
 
     
 
Книги   Детям и мамам
 
     
 
Одежда, обувь, аксессуары   Красота и здоровье
 
     
 
 
     
   
     
   
     
       
  COPYRIGHT
 
  Рейтинг@Mail.ru   Яндекс.Метрика   Проверка тиц pr