Устройство, подобное печени, созданное на 3D-принтере

Наноконструкторы из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали с помощью 3D-печати устройство, вдохновленное печенью, для удаления опасных токсинов из крови.

Устройство, предназначенное для использования вне тела (по аналогии с диализом), использует наночастицы для захвата поробразующих токсинов, которые могут повреждать клеточные мембраны и являются ключевым фактором заболеваний, возникающих от укусов и ужалений животных, а также бактериальных инфекций. Результаты опубликованы 8 мая в журнале Nature Communications.

Наночастицы уже доказали свою эффективность в нейтрализации поробразующих токсинов в крови, но если они не могут быть эффективно переварены, то могут накапливаться в печени, создавая риск вторичного отравления, особенно у пациентов с риском печеночной недостаточности. Чтобы решить эту проблему, команда под руководством профессора наноинженерии Шаочэня Чэня создала с помощью 3D-печати гидрогелевую матрицу для размещения наночастиц, формируя устройство, которое имитирует функцию печени, обнаруживая, притягивая и захватывая токсины, направленные из крови. Устройство, находящееся на стадии проверки концепции, имитирует структуру печени, но имеет большую площадь поверхности, предназначенную для эффективного привлечения и улавливания токсинов.

В исследовании in vitro устройство полностью нейтрализовало поробразующие токсины. «Одна уникальная особенность этого устройства заключается в том, что оно краснеет при захвате токсинов», — сказал соавтор исследования Синь Цюй, постдокторант лаборатории Чэня.

«Концепция использования 3D-печати для инкапсуляции функциональных наночастиц в биосовместимом гидрогеле является новой», — сказал Чэнь. «Это вдохновит на множество новых разработок в области методов детоксикации, поскольку 3D-печать позволяет создавать высокофункциональные продукты с учетом потребностей пользователя или места применения».

Лаборатория Чэня уже продемонстрировала возможность печати сложных 3D-микроструктур, таких как кровеносные сосуды, за считанные секунды из мягких биосовместимых гидрогелей, содержащих живые клетки. Их технология биофабрикации, называемая динамической оптической проекционной стереолитографией (DOPsL), может обеспечить микро- и наномасштабное разрешение, необходимое для печати тканей, имитирующих мелкозернистые детали природы, включая кровеносные сосуды.