Уявіть собі майбутнє, в якому травми загоюються швидше, хвороби лікуються ефективніше, а вирощене в лабораторії м’ясо стає реальністю. Це майбутнє стало на крок ближчим завдяки інноваційній роботі доктора Хао Лю з Швейцарської вищої технічної школи Цюріха. Лю використовує лазерні технології для створення складних мікроскопічних структур, які імітують природну архітектуру людських тканин.
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
Ці структури, виготовлені зі спеціального типу желатину, слугують каркасом для вирощування клітин. Ретельно керуючи лазером, Лю та його команда можуть створювати високо вирівняні мікрофіламенти (білкові нитки). Нитки відтворюють точну структуру тканин, таких як м’язи, сухожилля та нерви. Для цього дослідники створили компактний біопринтер для розробки біологічних тканин з мікрофіламентною структурою. Зараз він працює над виведенням цієї технології на ринок. «Наша мета – створити моделі людських тканин для високопродуктивного скринінгу ліків та інших застосувань», – сказав Лю.
Людське тіло складається з різних тканин, кожна з яких має специфічну структуру і функції. Ці тканини, такі як м’язи, сухожилля, сполучні тканини та нервова тканина, мають організовану клітинну структуру. Ця організація має вирішальне значення для їхнього належного функціонування. Щоб відтворити природні структури тканин у лабораторії, дослідники створюють 3D-каркаси за допомогою біопринтерів. Ці каркаси слугують шаблоном для вирощування клітин, в результаті чого утворюється ідеально структурована тканина.
Сконструйовані тканини можна використовувати для різних цілей, включаючи хірургічні заміни, медичні дослідження та виробництво харчових продуктів. Цікаво, що вони можуть відновлювати пошкоджені нерви, моделювати хвороби для тестування ліків і виробляти вирощене в лабораторії м’ясо. У цій роботі Лю спочатку надрукував каркаси тканин, а потім використав новий метод для створення високо вирівняних тонких ниток. Він використав світлочутливий желатин, який переходить з рідкого стану в твердий під впливом лазерного випромінювання. «Там, де ми впливаємо на нього лазером, він застигає, перетворюючись на гідрогель. Скрізь, куди лазер не може дістатися, желатин залишається рідким», – сказав Лю.
Він успішно створив мікрофіламенти в гідрогелі, які за розміром можна порівняти з волокнистими компонентами, що містяться в природних тканинах. Згодом він культивував клітини на цьому каркасі для створення вирівняних тканинних структур.
3D-біопринтер filamented light (FLight) використовує унікальне оптичне явище для створення високо вирівняних мікрофіламентних структур у гідрогелевій матриці. Лазерні промені мають нерівномірну інтенсивність світла, з ділянками з високою і низькою енергією.
Коли світлочутливий матеріал піддається впливу такого променя, він застигає нерівномірно, утворюючи паралельні ниткоподібні структури з каналоподібними проміжками між ними. Ці структури діаметром від 2 до 20 мікрометрів імітують природне розташування багатьох тканин організму. Коли клітини вводяться в ці каркаси, вони ростуть уздовж каналів, в результаті чого утворюються вирівняні тканинні конструкції.
«Оптичне явище, яке створює нитчасті мікроструктури в гелі, давно відоме фізикам і матеріалознавцям. Але воно ще не використовувалося в біології, ми перші», – сказав Лю. Використовуючи цей метод друку, команда створила тканинні конструкції, подібні до м’язів, сухожиль, нервів та хрящів. Цю технологію запатентувала Швейцарська вища технічна школа Цюріха.
Якщо вам цікаві статті та новини про авіацію та космічну техніку — запрошуємо вас на наш новий проєкт AERONAUT.media.
Читайте також: