Remiantis tyrimu, paskelbtu rugpjūčio 2 d. Science, mokslininkai padarė svarbų žingsnį, kad galėtų atlikti funkcinių organų trimatį biospausdinimą, kai mokslininkai sugalvojo būdą atkurti žmogaus širdies komponentų žingsnį.
Carnegie Mellon universiteto mokslininkai sukūrė pažangią Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH) technologijos versiją – precedento neturintį 3D spausdintą kolageną, kuris sudaro žmogaus širdies dalis – nuo mažų kraujagyslių iki vožtuvų iki skilvelių. Mušti. Neseniai gautas JAV patentas 10 150 258, FRESH technologijai licenciją suteikė FluidForm, o FluidForm įsipareigojo labai išplėsti 3D spausdinimo galimybes.
„Dabar turime galimybę kurti konstrukcijas, kurios atkuria pagrindines vietinių organizacijų struktūrines, mechanines ir biologines savybes“, – sakė profesorius Adamas Feinbergas, FluidForm, Carnegie Mellon, Resident Biomaterials and Treatment Group, CTO ir vienas iš įkūrėjų. Vieta, kur buvo baigtas tyrimas. "Vis dar yra daug iššūkių, kuriuos reikia įveikti, kad galėtume patekti į bioinžinerijos būdu sukurtus 3D organus, tačiau šis tyrimas yra svarbus žingsnis į priekį."
Nors 3D biospausdinimas pasiekė svarbių etapų, tiesioginis gyvų ląstelių ir minkštų biomedžiagų spausdinimas pasirodė sudėtingas. Pagrindinė kliūtis yra minkštų ir dinamiškų biomedžiagų palaikymas spausdinimo proceso metu, kad būtų pasiekta skiriamoji geba ir tikslumas, reikalingas sudėtingoms 3D struktūroms ir funkcijoms atkurti.
FRESH naudoja įterptąjį spausdinimo metodą, kad išspręstų šį iššūkį, naudodamas laikiną atraminį gelį, kuris leidžia spausdinti sudėtingus pastolius naudojant natūralias nemodifikuotas 3D kolageno formas. Anksčiau tyrėjai buvo riboti, nes minkštas medžiagas buvo sunku atspausdinti labai tiksliai iš kelių sluoksnių dėl sulenkimo.
Devyni Carnegie Mellon komandos nariai, vadovaujami įkūrėjų ir „FluidForm“ įkūrėjų Andrew Lee ir Andrew Hudson, įveikia šias kliūtis, sukurdami būdą, kaip paskatinti kolageno savaiminį susikaupimą naudojant greitus pH pokyčius.
FRESH 3D bioprinted širdis yra pagrįsta žmogaus MRT ir tiksliai atkuria pacientui būdingą anatomiją. Mažesni atspausdintų žmogaus kardiomiocitų skilveliai pasižymėjo sinchroniniu susitraukimu, kryptingo veikimo potencialo plitimu ir sienelės sustorėjimu 14 procentų didžiausio susitraukimo metu. Tačiau išlieka iššūkių, įskaitant milijardus ląstelių, reikalingų 3D atspausdintiems didesniems audiniams gaminti, gamybos mastą ir neapibrėžtą klinikinio vertimo stebėjimo procesą.
Nors koncepcijai įrodyti naudojama žmogaus širdis, FRESH kolageno ir kitų minkštų biomedžiagų spausdinimas yra platforma, kuri gali sukurti pažangius įvairių audinių ir organų sistemų pastolius.
„FluidForm labai didžiuojasi Feinberg Labs atliktais tyrimais“, – sakė FluidForm generalinis direktorius Mike'as Graffeo. "Carnegie Mellon universiteto sukurta FRESH technologija leidžia biospausdintuvams pasiekti precedento neturinčią struktūrą, skiriamąją gebą ir tikslumą, taip įgalindama didžiulį šuolį šioje srityje. Mums labai malonu pasiūlyti tai mokslininkams visame pasaulyje. Technologija."
FluidForm komercializuoja FRESH technologiją per savo pirmąjį produktą LifeSupport(TM) biospausdinimo palaikomąjį gelį, leidžiantį tyrėjams visame pasaulyje gauti efektyvų kolageno, ląstelių ir įvairių biomedžiagų 3D biospausdinimą.
