Только в США в листах ожидания на трансплантацию органов стоят более 100 000 человек. Если бы исследователи смогли создать выращенные в лаборатории органы и ткани, это спасло бы тысячи людей каждый год и облегчило бы серьезную проблему со здоровьем. Но вырастить органы не так-то просто.

Частью проблемы является создание сети кровеносных сосудов в искусственных органах. От мельчайших капилляров до более крупных артерий, органы имеют надежную сеть кровеносных сосудов, и ее воссоздание является одной из ключевых задач.

Вот почему исследователи все чаще обращают внимание на более инновационные методы, такие как 3D-печать льда.

3D-печать льдом — это тип 3D-печати, при котором поток воды направляется на очень холодную поверхность. Вода частично замерзает, сохраняя при этом слой жидкости сверху. Это позволяет избежать эффекта наслоения, обычно наблюдаемого в других методах 3D-печати, что приводит к более гладким и естественным структурам.

Феймо Янг, аспирант лаборатории Филипа Ледюка и Бурака Оздоганлара в Университете Карнеги-Меллон, представил свое исследование на 68-м ежегодном собрании Биофизического общества, объяснив, как его можно использовать для создания лучших кровеносных сосудов органов.

Инновационный процесс

«Что отличает наш метод от других видов 3D-печати, так это то, что вместо того, чтобы позволить воде полностью замерзнуть во время печати, мы позволяем ей сохранять жидкую фазу сверху. Этот непрерывный процесс, который мы называем произвольной формой, помогает нам получить очень гладкую структуру. У нас нет эффекта наслоения, типичного для многих видов 3D-печати», — объяснил Ян.

Подход 3D-печати используется для создания желаемой сети кровеносных сосудов. Исследователи также используют тяжелую воду, которая имеет более высокую температуру замерзания из-за замены обычных атомов водорода дейтерием. Этот подход позволяет создавать сложные конструкции с повышенной точностью.

После создания желаемой формы льда этот шаблон внедряется в поддерживающий материал, который затвердевает вокруг льда. Затем лед тает, оставляя после себя каналы, имитирующие кровеносные сосуды в организме. Хотя этот подход все еще находится в зачаточном состоянии, он может совершить революцию в тканевой инженерии, особенно в области создания кровеносных сосудов внутри выращенных в лаборатории органов.

Более того, возможность тестировать воздействие лекарств на эти напечатанные сосуды и персонализировать лечение, покрывая их собственными клетками пациента перед введением, знаменует новую эру в точной медицине и терапевтических вмешательствах.

Хотя еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем эту технику можно будет использовать на практике, достижения в тканевой инженерии, особенно благодаря инновационному использованию технологии 3D-печати льдом, дают проблеск надежды на преодоление этого кризиса. Как бы научная фантастика это ни звучало, проблема создания человеческих органов для трансплантации в лаборатории, возможно, не так уж далека, а вместе с ней и возможность спасти множество пациентов.