Инженеры из Университета Мельбурна создали высокоскоростной трехмерный биопринтер , использующий акустические волны для формирования живых тканей. В основе разработки лежит принципиально новый подход к процессу биопечати.
Традиционные методы всегда считались медленным и деликатным процессом. При послойном нанесении клеток существовал высокий риск их повреждения, а сложность создаваемых структур оставалась весьма ограниченной. Новая технология полностью преодолевает эти недостатки.
Руководитель лаборатории Collins BioMicrosystems Laboratory Дэвид Коллинз подчеркивает главное преимущество изобретения – возможность точного позиционирования клеток внутри создаваемых тканей. По его словам, неправильное расположение клеточных структур – основная причина, по которой большинство существующих биопринтеров не способны копировать части нашего тела с максимальной точностью.
Профессор Коллинз проводит интересную аналогию с автомобилем: как механические компоненты в машине должны быть расположены определенным образом для корректной работы, так и клетки в тканях требуют правильной организации. До сих пор биопринтеры полагались на естественное выравнивание клеток без какого-либо направленного воздействия, что сильно ограничивало их возможности.
В основе работы нового устройства лежит уникальный принцип: акустические волны, генерируемые вибрирующими пузырьками, манипулируют клетками и создают сложные трехмерные структуры. Внедрение передовой оптической системы позволило отказаться от традиционного послойного метода печати. В результате устройство формирует клеточные структуры за считанные секунды, работая в 350 раз быстрее существующих аналогов. При этом созданные условия обеспечивают правильную дифференциацию клеток и их созревание в полноценные ткани.
Клетки лучше выживают благодаря рекордно короткому времени печати и отсутствию дополнительных манипуляций. Печать осуществляется напрямую в стандартных лабораторных планшетах. Целостность и стерильность создаваемых структур при этом сохраняется. В отличие от прежних методов, где требовалось аккуратно перемещать готовые образцы, рискуя их повредить, новая технология исключает этот рискованный этап.
Аспирант Каллум Видлер, ведущий автор работы, подчеркивает еще один момент: хотя биологи всегда видели огромные возможности в биопечати, низкая производительность существенно ограничивала ее применение.
Точное воспроизведение тканей человека открывает новые горизонты в исследовании болезней и поиске методов лечения. Особую ценность технология представляет для онкологии: воссоздавая конкретные органы и ткани, ученые смогут ускорить разработку противораковых препаратов. Метод также закладывает фундамент для персонализированной медицины, где терапию подбирают с учетом генетических особенностей каждого пациента.