Drukowanie lodem pomoże w stworzeniu sztucznych naczyń krwionośnych dla transplantologii

[KopalniaWiedzy.pl 358]

Lodowy druk 3D może być sposobem na poradzenie sobie z problemem tworzenia naczyń krwionośnych dla uzyskiwanych w laboratorium tkanek i organów do przeszczepów, uważają naukowcy z Carnegie Mellon University. Raczkujące technologie hodowania w laboratoriach organów napotykają wiele problemów, a jednym z nich są trudności ze stworzeniem w nich sieci naczyń krwionośnych, które pracowałyby tak, jak w naturalnych organach.

Drukowanie 3D lodem polega na podawaniu strumienia wody na bardzo zimne podłoże. Nasza metoda różni się od innych tym, że nie pozwalamy wodzie całkowicie zamarznąć, na górze utrzymujemy fazę płynną. Ten ciągły proces, który nazywamy „swobodnym”, pozwala nam uzyskać bardzo gładką strukturę. Nie tworzą się warstwy typowe dla 3D, wyjaśnia magistrant Feimo Yang, który wraz z profesorem Burakiem Ozdongalarem omawiał wspomnianą technikę podczas 68th Biophysical Society Annual Meeting.

Wydrukowane struktury z lodu są wprowadzane do stworzonego na bazie żelatyny materiału światłoczułego GelMA. Całość poddawana jest oddziaływaniu światła ultrafioletowego. GelMA twardnieje, lód się roztapia i naukowcy uzyskują sztuczne naczynia krwionośne. Badacze wykazali już, że do tak stworzonych struktur potrafią wprowadzić komórki śródbłonka – które tworzą naczynia krwionośne w naszym organizmie – a komórki mogą przetrwać dwa tygodnie. Naukowcy pracują obecnie nad wydłużeniem czasu przeżycia komórek. Podkreślają przy tym, że w przyszłości ich technologia może zostać wykorzystana do testowania wpływu leków na naczynia krwionośne. Co więcej, drukowane struktury można będzie pokryć komórkami śródbłonka konkretnego pacjenta, by przed podaniem leków sprawdzić, jak wpłyną one na jego układ krwionośny.

Technika z Carnegie Mellon polega na dostarczaniu niewielkich kropli wody – o średnicy 50 mikrometrów – na powierzchnię schłodzoną do temperatury -35 stopni Celsjusza. Bardzo ważna jest tutaj odpowiednia prędkość. Dysza drukarki pracuje z prędkością około 200 kropli na sekundę. To na tyle powoli, że już zaczyna się proces zamarzania poprzedniej kropli, zanim następna na nią spadnie, jednak na tyle powoli, że proces ten nie dobiegł do końca, zatem obie krople zamarzają razem, tworząc gładką strukturę, a nie warstwy. Gdyby krople spadały wolniej, powstawałyby niepożądane warstwy, a gdyby były dostarczane szybciej, doszłoby do łączenia się kropli i ich niekontrolowanego rozprzestrzeniania się, zanim całkowicie zamarzną.

W tej chwili stworzenie trójwymiarowej struktury o wysokości 3 milimetrów i średnicy 0,2 mm zajmuje około 20 sekund.

« powrót do artykułu