Поскольку сердечно-сосудистые заболевания являются причиной смерти номер один во всем мире, потребность в искусственных кровеносных сосудах для замены закупоренных и поврежденных частей системы кровообращения выше, чем когда-либо. В то время как одни исследователи добились успеха в выращивании кровеносных сосудов в лаборатории, а другие в создании сосудов, встроенных в электронику, команда из лаборатории биофабрикации Центра регенеративной медицины Утрехта (RMCU) в Нидерландах выбрала другой подход: 3D-печать. В частности, ученые стремились усилить одну многообещающую технику, называемую объемной биопечатью, с помощью другой.
Найден способ распечатывать кровеносные сосуды на 3D-принтере
Исследователи из Нидерландов объединили два разных метода 3D-печати для создания прототипов искусственных кровеносных сосудов. В ходе этого процесса были созданы трубки, которые можно покрыть живыми клетками, сохранив при этом прочность, необходимую им для работы под давлением.
Depositphotos
Объемная биопечать использует свет, чтобы (в основном) вырезать в геле структуры, содержащие клетки. Она работает быстро, что позволяет клеткам оставаться жизнеспособными во время процесса, однако конечные продукты чаще всего являются непрочными из-за природы геля. Поскольку кровеносные сосуды должны выдерживать значительные нагрузки, исследовательская группа обратилась к процессу, известному как электрозапись расплава. Кстати, это тоже технология 3D-печати, но позволяющая создавать сложные жесткие конструкции путем плавления крошечных нитей биоразлагаемого пластика. Проблема, однако, в том, что живые клетки не могут быть частью процесса, потому что используемое в процессе тепло убьет их.
Имея в виду эту проблему, команда RMCU применила электрозапись расплава, чтобы сначала создать трубчатые каркасы. После их охлаждения исследователи нанесли гель, наполненный клетками, из объемного биопринтера и обнаружили, что их можно успешно имплантировать внутрь каркаса (или по обе стороны от него).
«Чтобы сделать это правильно, мы должны были поместить каркас точно в центр емкости», — рассказал первый автор Габриэль Гросбахер. — Любое отклонение от центра будет означать, что объемный отпечаток будет смещен. Но нам удалось идеально центрировать его, напечатав каркас на оправке, которую мы прикрепили к емкости».
В конечном итоге команда создала экспериментальный сосуд, состоящий из каркаса, двух слоев стволовых клеток и эпителиальных клеток, покрывающих внутреннюю поверхность трубки. Ученые дополнительно изготовили более сложные сосуды с раздвоенной структурой, а также венозные клапаны, способные обеспечить ток крови только в одном направлении.
Исследователи говорят, что структура также может иметь крошечные отверстия по всей длине, которые будут имитировать проницаемость настоящих кровеносных сосудов.
«Это было доказательство самого принципа исследования. Теперь нам нужно заменить стволовые клетки функциональными, которые являются частью настоящего кровеносного сосуда. Это означает добавление мышечных клеток и фиброзной ткани вокруг эпителиальных клеток. Наша цель — напечатать функциональный кровеносный сосуд».