Как стать автором
Обновить
0
Рейтинг

Сэр, ваша печень готова: за кулисами биопринтинга

Блог компании Materialise

Биопринтинг- печать органов


В ближайшее время САН ДИЕГО собирается распрощаться с институтом донорства и очередями за донорскими органами. Биотехнологическая фирма создала принтер, который печатает сосуды, используя собственные клетки пациента. Теоретически, в будущем приспособление способно будет печатать целые органы.
“Сейчас мы успешно печатаем кровеносные сосуды,” — говорит Бен Шеферд, главный исследователь из компании Organovo, которая занимается регенеративной медициной. “На этой неделе мы напечатали десять, и пока что все еще исследуем условия, которые будут наилучшими для прочных сосудов”.
image
Большинство органов человеческого тела включают в свою структуру сосуды, поэтому возможность напечатать васкуляризованную ткань является важным конструкционным элементом для печати целого органа. Напечатанные сосуды уже готовы к тестированию на животных, и в дальнейшем – для тестирования на людях. Если все пройдет успешно, уже через несколько лет у нас появится возможность заменить поврежденный сосуд (например, в случае частых инъекций при химиотерапии) на новый, который был индивидуально напечатан из культуры клеток, взятых из организма пациента.
Проблемы на пути печати полного цельного органа – не только технологические. Затраты на разработку, испытание, производство и сбыт первой машины для печати органов будут составлять сотни миллионов долларов, не говоря уже о тех сложностях, с которыми столкнутся компании при получении одобрения регулирующих органов, таких как FDA.
“Если Organovo будет в состоянии собрать достаточно денег, эта компания имеет шанс преуспеть как первая компания по биопринтингу. Но время покажет,” — комментирует ситуацию д-р. Владимир Миронов, заведующий отделом продвинутого биопроизводства тканей Медицинского Университета Южной Каролины.
Organovo обратилась к сервису Wired.com для освещения основных этапов, которые применяются для печати кровеносных сосудов на биопринтере.
Давайте рассмотрим процесс более детально:

Биореактор


Главный исследователь Бэн Шеферд размещает биореактор внутри инкубатора, где в течение нескольких дней будет происходить подача ростовой среды с помощью специального насоса. В биореакторе используется ростовая среда, состоящая из специальной смеси биохимических компонентов. Её свойства подобраны таким образом, чтобы наиболее точно воспроизводить настоящую среду, которая окружает растущие клетки в организме. Она помогает клеткам становиться прочной сосудистой тканью.
imageimage

Стволовые клетки


Шеферд извлекает стволовые клетки из сосуда с жидким азотом. Клетки необходимо культивировать некоторое время для того, чтобы значительно увеличить их количество перед тем, как загрузить их в принтер. Стволовыми являются недифференциированые клетки, которые в дальнейшем могут видоизмениться в необходимые типы клеток. В принципе, эти клетки можно будет взять из множества участков тела пациента – жировой ткани, костного мозга, клеток кожи – и сделать из них функционирующий сосуд.image
После того, как клетки были разморожены, они культивируются в ростовом растворе (сверху). Здесь клетки могут делиться и расти, что в дальнейшем даст возможность использовать их для формирования сосудов. Раствор также содержит в себе специальные добавки (факторы роста), которые указывают клеткам, какого типа клетками им в дальнейшем необходимо становиться. В данном случае – клетками кровеносных сосудов. После того, как необходимое количество клеток было выращено, их отделяют от ростового раствора с помощью центрифуги (внизу) и упаковывают в паллеты для принтера.imageimage

Cоздание необходимой формы гидрогеле


Первый шаг в процессе печати – положить в основу специальный материал, так называемый гидрогель, который используется для временного создания необходимой формы для поддержания ткани кровеносного сосуда.
Специально созданный принтер использует две струйные головки, которые формируют структуру будущего сосуда на поверхности гидрогеля в чашке Петри. Печатающие головки управляются автоматическим приводом с микроскопической точностью. Одна из головок заряжается биомассой клеток, вторая – гидрогелем.
image
Камера, называемая биореактором, используется для создания структуры сосуда и заготавливается перед тем, как сосуды будут напечатаны. Биореактор представляет собой довольно стандартный образец биотехнологического аппарата. Он изготавливается из листа алюминия, в который помещается пластиковый контейнер с различными отверстиями. Эти отверстия используются для закачивания химических растворов, которые буду использоваться для питания растущих сосудов.image
Перед тем, как начать печать сосудов, паллеты с культивированными клетками размещаются в принтере, как картриджи для печати с биомассой вместо обычных чернил.image

Формирование кровеносных сосудов с помощью гидрогеля


Тонкие полоски гидрогеля накладываются параллельно поверхности чашки Петри, после чего образованные таким образом желобки заполняются биомассой клеток из паллет. Далее, еще одна полоска гидрогеля печатается посредине полосы из клеток для дальнейшего образования полости внутри будущего сосуда.
image

Выращивание сосудов


В дальнейшем, напечатанные таким образом сосуды на несколько недель размещаются поочередно в различных ростовых средах. После этого клетки очищаются от гидрогеля. В результате образуются полые трубочки из клеток кровеносных сосудов.image
Полученные трубочки из клеток размещаются в биореакторе. Биореактор (сверху) прокачивется с помощью насоса специальными растворами (внизу) через напечатанные сосуды. В таких условиях клетки преобразуются в настоящие, прочные сосуды, с характеристиками, аналогичными интактным сосудам.
image
image

Завершающий этап


После пребывания в биореакторе, напечатанные клетки растут вместе и формируют сосуды, которые в дальнейшем могут быть имплантированы пациенту. Так как сосуды были выращены из собственных клеток пациента, они значительно проще воспринимаются организмом.

(по материалам публикации: link)
Теги:Биопринтинг3d modelingбиохимияновые технологии
Хабы: Блог компании Materialise
Всего голосов 28: ↑16 и ↓12+4
Просмотры3.4K

Похожие публикации

Лучшие публикации за сутки

Информация

Дата основания
Местоположение
Бельгия
Сайт
www.materialise.com
Численность
501–1 000 человек
Дата регистрации

Блог на Хабре