Новый метод создания искусственных 3D-тканей, вдохновлённый детскими книжками-раскладушками

Исследователи из Университета в Буффало разработали новый процесс создания трёхмерных искусственных тканей. Этот прогресс может улучшить экспериментальное тестирование лекарств, качество искусственных органов и многое другое.

Метод, описанный в Advanced Science, основан на сжатии и изгибе — принципе структурной инженерии, который объясняет, как фигурки выступают из страниц детских книжек-раскладушек.

«Когда вы переворачиваете страницу, вы создаёте силу. Эта сила тянет за ноги фигурки, заставляя складки раскрываться, и фигурка "выскакивает"», — объясняет соавтор исследования Руоган Чжао, доктор философии, доцент биомедицинской инженерии. — «В этом исследовании мы показали, что тот же принцип можно применить к искусственно созданной ткани».

В серии экспериментов исследователи использовали метод сжатия и изгиба для создания различных трёхмерных полимерных структур. Среди них были простые формы (например, коробка и пирамида), а также более сложные конструкции (например, звуковая волна и восьминогое устройство, напоминающее осьминога).

Чтобы продемонстрировать полезность метода для тканевой инженерии, команда создала структуру, подобную остеону — основной структурной единице костной ткани, для которой характерны остеоциты, редко распределённые в минеральном костном каркасе. Каждый остеоцит находится в небольшой полости (лакуне), а разные остеоциты соединены через канальцы (каналикулы) в костном каркасе.

Результаты важны, поскольку большинство специалистов по тканевой инженерии полагаются на двумерные методы создания очень тонких тканей, которые не отражают объём человеческой ткани. Плоский характер этих моделей тканей ограничивает их применение в моделировании заболеваний и тестировании лекарств.

Метод сжатия и изгиба можно использовать для быстрого преобразования двумерной ткани в трёхмерную со значительной толщиной. Это позволяет создавать более реалистичные ткани и открывает новые возможности в тканевой инженерии и регенеративной медицине. По словам Чжао, метод также имеет потенциал превзойти другие методы 3D-инженерии тканей (например, 3D-биопечать) по скорости изготовления и пространственному разрешению.