Новое, легко адаптируемое, 3D-печатное устройство позволит ученым создавать модели человеческих тканей с еще большим контролем и сложностью. Междисциплинарная группа исследователей из Вашингтонского университета и Медицинского факультета Вашингтонского университета возглавила разработку устройства.
3D- инженерия тканей , которая в последнее время претерпела значительные усовершенствования в плане скорости и точности, помогает исследователям в области биомедицины разрабатывать и тестировать методы лечения целого ряда заболеваний.
Одной из целей тканевой инженерии является создание в лабораторных условиях сред, воссоздающих естественную среду обитания клеток. Подвешивание клеток в геле между двумя отдельно стоящими столбами является одной из современных платформ моделирования для выращивания тканей сердца, легких, кожи и опорно-двигательного аппарата.
Хотя этот подход позволяет клеткам вести себя так, как они ведут себя внутри организма, он не облегчил совместное изучение нескольких типов тканей.
Более точный контроль над составом и пространственным расположением тканей позволил бы ученым моделировать сложные заболевания, такие как нервно-мышечные расстройства. В статье, опубликованной в журнале Advanced Science, подробно описывается, как новая платформа позволяет ученым изучать, как клетки реагируют на механические и физические сигналы, создавая при этом отдельные области в подвешенной ткани.
Устройство, напечатанное на 3D-принтере, известно как STOMP (Suspended Tissue Open Microfluidic Patterning).
Эшли Теберж, профессор химии в Вашингтонском университете, и Нейт Сниадецки, профессор машиностроения и временный содиректор Медицинского института стволовых клеток и регенеративной медицины Вашингтонского университета, возглавили научную группу.
Группа показала, что их устройство может воссоздавать биологические интерфейсы, такие как кость и связка, или фиброзную и здоровую сердечную ткань.
Первыми авторами статьи стали Аманда Хаак, студентка программы медицинских ученых Школы медицины и научный сотрудник Лаборатории Теберга, и Лорен Браун, аспирантка по химии. Соавторами являются преподаватели UW Коул ДеФорест, профессор химической инженерии и биоинженерии, и Трейси Поповикс, профессор биологии полости рта Школы стоматологии.
STOMP улучшает метод тканевой инженерии, называемый литьем, который исследователи сравнивают простыми словами с приготовлением желе в форме для десерта.
В лаборатории гель представляет собой смесь живых и синтетических материалов. Их пипетируют в рамку, а не заливают в форму. STOMP использует капиллярное действие — представьте себе воду, текущую по соломинке в стакане для питья — чтобы позволить ученым размещать различные типы клеток в любом порядке, который требуется для эксперимента, как повар равномерно распределяет кусочки фруктов в желе.
Исследователи проверили STOMP в двух экспериментах: в одном сравнивалась сократительная динамика больной и здоровой искусственно созданной сердечной ткани, а в другом моделировалась связка, соединяющая зуб с костной лункой.
Устройство STOMP размером с кончик пальца. Оно прикрепляется к двухстоечной системе, изначально разработанной Sniadecki Lab для измерения сократительной силы сердечных клеток.
Крошечный элемент оборудования содержит открытый микрофлюидный канал с геометрическими характеристиками для управления расстоянием и составом различных типов клеток, а также для создания нескольких областей в пределах одной подвешенной ткани без необходимости использования дополнительного оборудования или возможностей.
Технология гидрогеля от DeForest Research Group усилила STOMP еще одной конструкционной особенностью: разлагаемыми стенками.
Инженеры по тканям могут разбить стенки устройства и оставить ткани нетронутыми. «Обычно, когда вы помещаете клетки в 3D-гель, — сказал Снядецкий, — они используют свои собственные сократительные силы, чтобы стянуть все вместе, что заставляет ткань сжиматься от стенок формы.
Но не каждая клетка сверхпрочная, и не каждый биоматериал может перестраиваться таким образом. Поэтому такое антипригарное качество дало нам большую универсальность».
Теберж с нетерпением ждет возможности использования STOMP другими командами. «Этот метод открывает новые возможности для тканевой инженерии и исследования клеточных сигналов», — сказала она. «Это была настоящая командная работа нескольких групп, работающих в разных дисциплинах».
Рубрика: Наука. Читать весь текст на android-robot.com.