Напечатанные с помощью 3D-принтера биоконструкции, которые меняют форму с течением времени

Ученые из университета Иллинойса (США) разработали метод создания с помощью 3D-принтера конструкций из биочернил с клеточным содержимым, которые могут менять форму с течением времени, подобно тканям организма. Включение связывающихся друг с другом молекул в используемые при печати гидрогели, некоторые из которых чувствительны к ультрафиолетовому свету, позволяет конструкциям менять форму после печати. Этот метод может помочь ученым смоделировать развитие тканей, которые также подвергаются изменениям формы в ответ на внешние раздражители, например, как это делают кости или хрящи, или ткани во время заживления и развития. Ученые назвали эту технологию "4D-печатью", где четвертое измерение представлено морфологическими изменениями с течением времени.

Информация об этом исследовании была опубликована в журнале Advanced Materials.

3D-печать раскрыла самые смелые фантазии ученых в области тканевой инженерии, позволив им печатать сложные формы, состоящие из биосовместимых чернил и инкапсулированных клеток. Эта технология открывает огромные перспективы для создания заменителей тканей или даже органов, но еще многое предстоит сделать, прежде чем мы достигнем этой цели. Последняя разработка позволяет исследователям создавать 3D-формы, которые впоследствии подвергаются запрограммированному изменению.

Они могут быть спроектированы так, чтобы изменения происходили автоматически с течением времени или по требованию, и предполагают тщательное включение "сшивающих" молекул, которые связывают структуру вместе на молекулярном уровне, что приводит к предсказуемому изменению формы. Биочернила состоят из хлопьевидных микрогелей, плотно упакованных вместе, и, кроме того, в них входят живые клетки и светочувствительные "сшивающие" молекулы.  

Эти богатые клетками структуры с запрограммированным и контролируемым изменением формы обещают лучше имитировать естественные процессы развития организма и могут помочь ученым проводить более точные исследования морфогенеза тканей и достичь больших успехов в тканевой инженерии.

Способность напечатанных с помощью 3D-принтера конструкций менять форму может быть полезна для исследователей, которые хотят лучше имитировать меняющие форму ткани в нашем теле. Кость, например, обладает удивительной способностью к самовосстановлению в ответ на физические раздражители, но до сих пор не существовало биоматериала, который бы имитировал это.