>>>Работа! Продавайте контент на сайте Vinegret! Узнай как!<<< ||| >>>Хочешь иметь свою мобильную версию сайта в Play Market? Узнай как!<<<
Технику печати 3D-структур изо льда можно использовать для создания искусственных вен и артерий.

Технику печати 3D-структур изо льда можно использовать для создания искусственных вен и артерий.

1 мин


Учёные работают над созданием кровеносных сосудов из человеческих клеток, используя крошечные ледяные скульптуры — эти холодные трёхмерные формы извиваются и разветвляются, как настоящие артерии, и могут использоваться в качестве временных каркасов, которые позже тают и заменяются живыми клетками.

В недавнем исследовании специалисты продемонстрировали первый этап процесса строительства кровеносных сосудов, создав каркасы с использованием техники 3D-печати «льдом». Затем каркасы были покрыты гелем, в который были внедрены человеческие клетки, которые команда выращивала около двух недель.

Технику печати 3D-структур изо льда можно использовать для создания искусственных вен и артерий.
Ледяной шаблон, напечатанный на 3D-принтере (слева), использовался в качестве каркаса для последующего выращивания клеток (справа) в структуре, напоминающей кровеносные сосуды. Изображение: Image courtesy of Feimo Yang

Технику ледяной печати однажды можно будет использовать для создания реалистичных, выращенных в лаборатории кровеносных сосудов из человеческих клеток, которые отражают «сложную геометрию» реальных сосудистых сетей в организме, считает исследователь Феймо Янг (Feimo Yang), докторант в области машиностроения в Университете Карнеги-Меллона (США).

«В настоящее время это скорее подтверждение концепции», — сказал Янг, но по мере развития эта техника может быть полезна для изготовления кровеносных сосудов, которые можно будет трансплантировать человеку, когда ему потребуется восстановить, заменить или шунтировать артерию или вену.

На данный момент врачи собирают кровеносные сосуды для трансплантации из других частей тела пациента или от донора. Для некоторых процедур врачи могут использовать искусственные кровеносные сосуды, изготовленные из синтетических полимеров; натуральных материалов, таких как белки; или их смеси. Однако эти искусственные кровеносные сосуды не в совершенстве повторяют настоящие и могут выйти из строя, отчасти потому, что они неживые.

Вот где печать льдом может дать преимущество; подобное решение могло бы помочь учёным создавать более реалистичные структуры из настоящих человеческих клеток.

Печать льдом в крошечных масштабах также может быть полезна для создания так называемых устройств «орган на чипе», добавил Янг. В таких устройствах используются жидкости, которые проходят по множеству крошечных каналов для поддержания роста клеток, и они действуют как миниатюрные модели органов человеческого тела.

Новая работа команды, которую Янг представит на 68-м ежегодном собрании Биофизического общества, которое проходит с 10 по 14 февраля в Филадельфии, была основана на технологии печати под названием 3D-ICE, впервые описанной в статье 2022 года в журнале Advanced Science.

Принтер использует воду в качестве «чернил» и работает путём капания капель воды на холодную медную поверхность, температура которой поддерживается на уровне минус 31 градуса по Фаренгейту (минус 35 градусов по Цельсию). Когда капля воды попадает на поверхность, она быстро замерзает, и каждая последующая капля увеличивает количество растущей ледяной скульптуры.

По словам Янга, принтер выпускает около 200 капель воды в секунду. Эта скорость достаточно низкая, чтобы одна капля воды начала замерзать до попадания на неё следующей, но достаточно быстрая, чтобы капли всё ещё смерзались вместе, образуя гладкую структуру, а не создавая определённые слои. Если капли падают слишком быстро, одна капля жидкой воды сольётся с другой и растечётся, прежде чем замёрзнуть, объяснил Янг.

Диаметр самих капель составляет около 50 микрометров, поэтому получающиеся структуры могут быть изготовлены с точностью до микрона. Технология печати отличается быстротой. Скульптуры, сделанные командой, имели около 0,1 дюйма (3 миллиметра) в высоту и 0,008 дюйма (0,2 мм) в диаметре, а их печать, по словам Янга, занимает около 20 секунд.

Существуют и другие методы печати льдом, позволяющие создавать небольшие скульптуры слой за слоем или объём за объёмом, но они не очень хороши для создания гладких поверхностей. В отличие от них, 3D-ICE может создавать гладкие, плавные формы, близкие к тем, которые можно увидеть в системе кровообращения человека.

После создания миниатюрной скульптуры с помощью своего ледового принтера, Янг и его коллеги покрыли структуру гелевым материалом на основе желатина. Поскольку их принтер использует специальную «тяжёлую воду» — в которой атомы водорода заменены на дейтерий — лёд оставался замороженным при температурах выше нуля градусов Цельсия. Это означало, что исследователи могли работать при температурах, при которых их гель оставался пластичным, а лёд оставался замороженным.

Используя ультрафиолет, они растопили лёд и затвердели гель, оставив гладкие каналы, очень напоминающие кровеносные сосуды. Затем команда добавила в гель клетки, выстилающие кровеносные сосуды, называемые эндотелиальными клетками, и показала, что они могут выращивать клетки в течение двух недель. В будущем они будут экспериментировать с выращиванием клеток на более длительный срок.

И хотя пройдёт ещё некоторое время, прежде чем 3D-ICE можно будет использовать для создания кровеносных сосудов, предназначенных для тела пациента, «надеюсь, мы сможем расширить использование этой технологии», — подчеркнул Янг.

Правописание уведомления вебмастера


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

Комментарии

- комментариев

Включить уведомления Да Спасибо, не надо