Ученые Гарварда создали 3D-проект

Гарвард

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Технология 3D-печати уже меняет способ производства вещей. Открывая мир безграничных возможностей, теперь у нас есть самое большое напечатанное на 3D-принтере здание во Флориде и даже напечатанная на 3D-принтере копия Lamborghini Aventador SV.

В области медицины ученые за последние пару лет создали 3D-печатные части структур сердца и даже полноразмерные 3D-биопечатные модели человеческого сердца, что является большим толчком в поиске новых методов лечения заболеваний сердца. причина смерти в США

И теперь, согласно новой опубликованной статье, исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) разработали новые гидрогелевые чернила, содержащие желатиновые волокна, и использовали их для 3D-печати функциональной камеры сердца, имитирующей то, как человеческое сердце бьется.

Гелевые чернила, наполненные волокнами (FIG), позволяют напечатанным на 3D-принтере клеткам сердечной мышцы выравниваться и координировать свои действия, как в камере сердца человека. Непосредственной целью исследователей является открытие новых методов лечения сердечно-сосудистых заболеваний, а долгосрочным планом является изготовление имплантируемых тканей.

Объясняя, почему технология 3D-печати до сих пор не смогла добиться выравнивания клеток кардиомиоцитов, ответственных за сокращение сердца, первый автор статьи Суджи Чой сказал: «Люди пытались воспроизвести структуры органов и предназначен для проверки безопасности и эффективности лекарств как способа прогнозирования того, что может произойти в клинических условиях».

«Чернила Fig способны течь через печатное сопло, но после того, как структура напечатана, она сохраняет свою трехмерную форму. Благодаря этим свойствам я обнаружил, что можно напечатать структуру, похожую на желудочек, и другие сложные трехмерные формы без использования дополнительных вспомогательных материалов или каркасов», — добавил Чой.

Чой объясняет, что самой сложной частью процесса было поддержание желаемого соотношения между волокнами и гидрогелем в чернилах. Как только это было достигнуто, она применила электрическую стимуляцию к 3D-напечатанным структурам, созданным с помощью чернил Fig, что вызвало скоординированную волну сокращений.

«Было очень интересно видеть, как камера на самом деле работает так же, как и настоящие желудочки сердца», — сказал Чой.

Команда надеется, что чернила Fig будут использоваться для создания двухкамерных миниатюрных сердечных клапанов.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Materials.

Аннотация исследования:

Гидрогели являются привлекательными материалами для тканевой инженерии, но попытки на сегодняшний день показали ограниченную способность создавать микроструктурные особенности, необходимые для содействия клеточной самоорганизации в иерархические трехмерные (3D) модели органов. Здесь мы разрабатываем гидрогелевые чернила, содержащие готовые желатиновые волокна, для печати трехмерных каркасов на уровне органов, повторяющих внутри- и межклеточную организацию сердца. Добавление готовых желатиновых волокон к гидрогелям позволяет адаптировать реологию чернил, обеспечивая контролируемый золь-гель переход для достижения точной печати автономных 3D-структур без дополнительных вспомогательных материалов. Вызванное сдвигом выравнивание волокон во время экструзии чернил обеспечивает микромасштабные геометрические сигналы, которые способствуют самоорганизации культивируемых кардиомиоцитов человека в анизотропные мышечные ткани in vitro. Полученная в результате 3D-печатная модель желудочка in vitro продемонстрировала биомиметические анизотропные электрофизиологические и сократительные свойства.