Искусственные кровеносные сосуды создают на 3D принтере

Исследователи Fraunhofer Institute Interfacial Engineering and Biotechnolog в течение длительного времени работали над выращиванием тканей и органов в лабораторных условиях. Сегодня тканевая инженерия позволяет создать искусственные ткани, хотя работа пока не увенчались успехом с более крупными органами. Теперь немецкие исследователи применяют новые технологии и материалы, чтобы создавать искусственные кровеносные сосуды. В их проекте BioRap можно будет инкапсулироать необходимые органические вещества в структуру искусственного ткани и, возможно, в будущем создавать даже сложные органы.

Пять институтов из Fraunhofer объединили свои усилия в 2009 году, чтобы создать биосовместимые искусственные кровеносные сосуды. Казалось, практически невозможно построить такие структуры, как капиллярные сосуды, которые очень малы и сложны, особенно их ответвления и пространства между ними. Но на помощь пришли технологии аддитивного производства, быстрое прототипирование позволяет строить индивидуальные заготовки в соответствии с любой сложной 3D моделью. Теперь ученые работают над переносом этой технологии для создания микроструктур биоматериала путем объединения двух различных методов: технологии 3D печати и многофотонной полимеризации.

Струйный 3D принтер может очень быстро создавать 3-мерные твердые тела из различных материалов. Это уже позволяет создавать микроструктуры, но технологии 3D печати по-прежнему слишком неточны для тонких структур капиллярных сосудов. Поэтому исследователи решили совместить эту технологию с двухфотонной полимеризацией. Краткое, но интенсивное воздействие лазерных импульсов на материал стимулирует молекулы в очень маленькой зоне, где происходит «сшивание» молекул и материал становится эластичным. Таким образом создаются высокоточные упругие конструкции в соответствии с 3D моделями.

Для производства 3-мерные упругих тел необходимо иметь правильный материал. По этой причине исследователи придумали специальные краски. Кровеносные сосуды должны быть гибкими и упругими и взаимодействовать с природной тканью. Для этого синтетические сосуды создаются с такой структурой поверхности, что живые клетки могут на ней закрепиться. Ученые интегрировали измененные биомолекулы - такие, как гепарин и пептиды - внутрь стенок искусственных сосудов. Они также разрабатывают чернила изготовленные из гибридных материалов, которые содержат смесь синтетических полимеров и биомолекул с самого начала. На втором шагом эндотелиальные клетки, которые формируют внутренний слой стенки каждого сосуда, прикрепляются в систему искуственных трубок. Руководитель проекта Гюнтер Товар (Günter Tovar) подчеркивает, что «подкладка важна, чтобы быть уверенным, что компоненты крови не прилипают к стенкам, а происходит их дальнейшая транспортировка». В результате сосуд работает точно таким же образом, как его естественной аналог из живых клеток.

По словам доктора Гюнтера Товара, эта технология может быть использована для самых различных целей. К примеру, станет возможным создание искусственных органов, основанных на замкнутой системе.

Исследователи представят результаты своих разработок на выставке Biotechnica, которая пройдет с 11 по 13 октября в Ганновере.