Исследователи из Германии разработали новую технологию создания искусственных кровеносных сосудов для снабжения пересаженных органов и тканей. Они предлагают печатать их на трехмерном струйном принтере полимерными чернилами.
Кровоснабжение донорских органов в теле пациента – одна из самых сложных проблем трансплантологии, ведь без питания и кислорода новые органы не приживутся и не смогут нормально функционировать. Ученые пытаются решить ее разными способами, в том числе и выращиванием искусственных сосудов на основе полимера с последующим заселением их клетками.
Над этой же проблемой – созданием биосовместимых искусственных кровеносных сосудов, работают пять институтов Фраунгоферовского общества (Fraunhofer Society). Задача получить тончайшие капилляры, которые бы ветвились и выполняли свою функцию, чрезвычайно сложна. Специалисты использовали для ее решения две технологии: трехмерное печатание на принтере, в точном соответствии с заданной моделью, и мультифотонную полимеризацию.
3D струйный принтер может создавать трехмерные объекты из различных материалов, причем этот процесс происходит довольно быстро. Принтер накладывает материал послойно, и слои химически сшиваются под воздействием УФ-облучения. Эта технология уже известна, но проблема состоит в том, что для создания кровеносных капилляров она недостаточно точна. Ученые дополнили ее мультифотонной полимеризацией — короткие, но интенсивные лазерные импульсы воздействуют в определенные точки, в которых связывают молекулы.
По словам Гюнтера Товара (Günter Tovar), руководителя проекта из Фраунгоферовского института инженерии и биотехнологии (Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology), технология проходит испытания.
Эластичная структура формируется точно по заданному плану. К материалу для изготовления сосудов предъявляются особые требования: он должен быть гибким, эластичным и обеспечивать взаимодействие с другими тканями. Для этого ученые внедряют в полимерную стенку капилляров биомолекулы. Другой вариант – использовать гибридные «чернила» для принтера, состоящие из смеси полимера с биомолекулами. Внутреннюю стенку капилляров биологи засевают эндотелиальными клетками, роль которых – пропускать питательные вещества и кислород.
Ученые говорят, что в перспективе можно будет «печатать» на принтере целые органы, состоящие из разных тканей и обеспеченные кровеносными капиллярами. На первом этапе такие искусственные органы пригодятся если и не для трансплантации, то в качестве тестовых систем, чтобы заменить эксперименты на животных.