Метод 2D-укладки сделает печатные органы пригодными для жизни

Новая система использует 3D-печать, роботизированную руку и систему замораживания для расширения производства биоматериалов. Стремясь расширить производство биоматериалов, исследователи из Калифорнийского университета в Беркли сочетают биопечать, роботизированную руку и мгновенное замораживание в методе, который может однажды позволить печатать живые ткани и даже целые органы при необходимости. Распечатывая клетки на двухмерные листы, а затем замораживая их в собранном виде, новая технология улучшает выживаемость клеток как при создании, так и при хранении.

Новый способ печати клеток

Биоматериалы обладают огромным потенциалом в медицине и улучшают качество жизни в целом. Распечатывая клетки, такие как капли пластика, для формирования сложных трехмерных структур, это открывает возможность замены органов, специально напечатанных по требованию, с использованием стволовых клеток пациента для обеспечения полной совместимости тканей.

Проблемы печати клеток

Проблема в том, что текущие процессы биопечати медленны и не очень хорошо масштабируются, потому что клеткам трудно пережить процесс без очень жесткого контроля температуры и химической среды. Это осложняется тем, что у отпечатанных тканей и органов также возникают проблемы с хранением и транспортировкой.

Чтобы преодолеть эти проблемы, команда Беркли остановилась на том, что называется распараллеливанием. То есть вместо, например, распечатки всего органа за один раз, ткани печатаются в двухмерных слоях, которые затем укладываются роботизированной рукой для создания окончательной трехмерной структуры. Это ускоряет процесс, но, чтобы устранить гибель клеток, слои немедленно погружают в криогенную ванну, чтобы заморозить их.

По словам команды, это объединяет слои и оптимизирует условия выживания при хранении и транспортировке. «В настоящее время биопечать используется в основном для создания небольшого объема ткани», - говорит Борис Рубинский, профессор машиностроения. «Проблема с 3D-биопечатью заключается в том, что это очень медленный процесс, поэтому вы не сможете напечатать что-либо большое, потому что биологические материалы будут портиться к тому времени, когда вы закончите.

Одним из наших нововведений является то, что мы замораживаем материал по мере его печати, так что биологический материал сохраняется, и мы можем контролировать скорость замерзания ". Команда говорит, что такой многоуровневый подход к производству не нов, но его применение к биоматериалам является инновацией. В отличие от металлов и пластиков, ткани состоят в основном из воды, поэтому слои ткани включают в себя гидрофильные и гидрофобные жесткие поверхности.

Это позволяет печатать слои в одном месте, а затем транспортировать в другое для сборки. Помимо создания живых органов, у этой техники есть и другие применения, например, в производстве замороженных продуктов в промышленных масштабах. Исследование было опубликовано в журнале медицинских приборов. На видео ниже показан роботизированный манипулятор, работающий на ткани.