Ученые-биомедики из Университета Мельбурна создали высокоскоростной 3D-биопринтер, который может точно печатать различные человеческие ткани, от мягких (например, ткани мозга) до твердых (хрящи и кости). Новая технология 3D-биопечати, которая может изменить область регенеративной медицины, получила название Dynamic Interface Printing (DIP).
«Наш метод не только увеличивает скорость печати, но и обеспечивает точное расположение клеток в напечатанных тканях. Неправильное расположение клеток — основная причина, по которой большинство 3D-биопринтеров не могут создать структуры, точно копирующие человеческие ткани», — говорит Дэвид Коллинз, доцент и руководитель лаборатории биомикросистем Коллинза в Университете Мельбурна.
В отличие от традиционных методов, которые медленно создают ткань слой за слоем, DIP использует акустические волны, чтобы направлять клетки в точные конфигурации, создавая сложные человеческие ткани за считанные секунды — ранее этому мешали ограничения по скорости и структуре.
Этот прорыв открывает возможности для создания индивидуальных, высокоточных тканевых структур, которые найдут применение в регенеративной медицине и моделировании заболеваний. Как сообщается, скорость 3D-печати в 350 раз выше, чем у традиционных биопринтеров, что снижает вероятность повреждения клеток при сохранении высокой структурной точности.
Большинство современных биопринтеров работают по принципу послойной печати, что часто ставит под угрозу жизнеспособность клеток из-за длительного времени экспозиции и сложных этапов последующей обработки. После печати тканевые структуры обычно требуют деликатного обращения во избежание повреждений, что может быть затруднительно при переносе конструкций на лабораторные пластины для визуализации. Однако DIP решает эти проблемы, используя акустические волны для позиционирования клеток с гораздо большей скоростью, что позволяет формировать структуры непосредственно на лабораторных пластинах без дополнительных манипуляций. Эта инновация защищает клеточные культуры и позволяет создавать различные типы тканей, от тканей мозга до хрящей.
Процесс DIP отличается своей способностью работать с непрозрачными материалами и совместимостью с целым рядом биоматериалов без необходимости использования сложных оптических систем. Например, DIP может печатать непосредственно на лабораторных пластинах, что позволяет избежать этапов, которые могут нарушить жизнеспособность клеток. Эта особенность не только повышает целостность напечатанных структур, но и улучшает масштабируемость для исследовательских и медицинских приложений. Кроме того, благодаря акустической модуляции DIP создается среда, в которой клетки испытывают минимальное механическое напряжение, что позволяет сохранить их функции и жизнеспособность — важный фактор для создания эффективных моделей тканей.
