Ученые создали биопечатные тканеподобные конструкции со сложным контролируемым изменением формы

Исследователи из Университета Иллинойса в Чикаго разработали новую биочернильную систему для 4D-биопечати, позволяющую создавать клеточные конструкции, способные к запрограммированному изменению формы в физиологических условиях.

Новая биочернильная система

Ученые создали новые биочернила, состоящие из плотно упакованных чешуйчатых микрогелей и живых клеток. Система описана в исследовании "Jammed Micro-Flake Hydrogel for Four-Dimensional Living Cell Bioprinting", опубликованном в журнале Advanced Materials.

Ключевые свойства и достижения

• Свойства чернил: Обладают псевдопластичностью (shear-thinning) и способностью к быстрому самовосстановлению (self-healing), что позволяет проводить экструзионную печать с высоким разрешением без поддерживающей ванны.
• Стабильность конструкций: После стабилизации сшиванием под действием света напечатанные биоконструкции сохраняют целостность при изгибе, скручивании и других деформациях.
• Основное достижение: Впервые создана система, соответствующая всем требованиям для 4D-биопечати: загрузка живых клеток в чернила, печать крупных сложных структур, запуск трансформации формы в физиологических условиях, поддержание долгосрочной жизнеспособности клеток и обеспечение их функций (например, регенерации тканей).

Результаты экспериментов

Эксперименты позволили получить разнообразные сложные биоконструкции с четкой конфигурацией и высокой жизнеспособностью клеток, включая формирование 4D-хрящеподобной ткани. Продемонстрированы сложные множественные преобразования формы 3D-to-3D в конструкциях, изготовленных за одну печать.

Значение и перспективы

Как отметил ведущий автор Эбен Алсберг, эта система позволяет печатать конструкции, способные к более сложным архитектурным изменениям со временем, чем ранее. Такие клеточные структуры с программируемым изменением формы лучше имитируют естественные процессы развития в организме.

Первый автор работы Айсян Дин подчеркнул, что исследователи стремятся внедрить эту систему в клиническую практику тканевой инженерии для решения критической нехватки донорских тканей и органов.