Проект BRIGHTER: 3D-биопечать как альтернатива испытаниям на животных

Проект BRIGHTER (Bioprinting by light-sheet lithography: engineering of complex tissues with high resolution and high speed), координируемый Институтом биоинженерии Каталонии (IBEC), разрабатывает новые процессы 3D-биопечати для тканевой инженерии и регенеративной медицины с целью сокращения использования животных при исследованиях в этих областях. Проект финансируется Европейским союзом.

В частности, проект сосредоточен на изготовлении человеческой кожи с помощью новой литографической технологии биопечати на основе структурированных лазером матриц.

"Наша инновационная система 3D-биопечати не только позволяет получать ткани, приближенные к реальным, но и намного быстрее, чем существующие системы, что является фундаментальным фактором для обеспечения жизнеспособности новых тканей", - сказала профессор Елена Мартинес, координатор проекта BRIGHTER.

Наряду с IBEC, в проекте BRIGHTER принимают участие университет Гете во Франкфурте, израильский центр Технион, а также биотехнологические фирмы Mycronic и Cellendes. Проект надеется преодолеть многие технические препятствия, которые в настоящее время ограничивают производство сложных человеческих тканей.

Партнеры совместно работают над созданием нового процесса биопечати, способного создавать сложные и точные модели in vitro, которые могут быть использованы для тестирования косметики и лекарств в фармацевтической промышленности и в исследовательских целях.

Для точной настройки технологии команда BRIGHTER попытается напечатать человеческую кожу, которая представляет собой очень сложную ткань, состоящую из множества типов клеток и структур, таких как потовые железы и волосяные фолликулы. Гидрогели станут ключевым компонентом процесса биопечати, поскольку они образуют основу, из которой будут расти клетки и формировать новую ткань, а также могут быть персонализированы для отдельных пациентов с использованием их собственных клеток.

Чтобы напечатать кожу нужной структуры, формы и консистенции, исследователи используют передовые методы визуализации, сочетающие освещение с помощью световых матриц и цифровых фотомасок высокого разрешения.

Гидрогель, состоящий из живых клеток и светочувствительных молекул, помещается в специальную кювету. Тонкий лазерный луч освещает гель по запрограммированной схеме. Это приводит к образованию трехмерных микроструктур, воспроизводящих архитектуру и функции ткани. Оставшийся, еще жидкий гидрогель вымывается после процесса печати. За счет применения лазера непосредственно в гидрогеле, клетки внутри него могут быть сформованы до нужной формы, что позволяет контролировать жесткость, форму и размеры 3D-печатной структуры.

Способность формировать гидрогель с высокой степенью детализации особенно важна для успешной печати человеческой кожи, поскольку ткань состоит из множества слоев с различными типами клеток. По словам ученых проекта BRIGHTER, их процесс биопечати также способен создать васкуляризацию напечатанной ткани и обеспечить функционирование сальных и потовых желез, а также волосяных фолликулов для роста волос.

"Мы надеемся, что сможем напечатать образец кожи площадью 1 см² и толщиной 1 мм примерно за 10 минут и с жизнеспособностью клеток более 95%, что значительно улучшит существующие возможности биопечати", - говорит исследователь из IBEC доктор Нурия Торрас.