Наноинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD, США) разработали высокопроизводительную технологию биопечати, которая позволяет печатать на 3D-принтере с рекордной скоростью – с ее помощью можно получить большую партию из 96 образцов живых тканей человека в течение 30 минут, сообщает пресс-служба Инженерной школы Джейкобса при UCSD.

Подробно технология описана в журнале Biofabrication.

Технология позволит разработчикам лекарств быстро создавать большие количества человеческих тканей, на которых они могли бы тестировать новые лекарства и отсеивать неудачные пробы намного раньше, сосредоточившись на более перспективных препаратах. Исследователи отмечают, что, хотя их технология не может исключить испытания на животных, она может свести к минимуму сбои, возникающие на этом – доклиническом – этапе.

Новая технология конкурирует с другими методами трехмерной биопечати не только по разрешению – она позволяет печатать 3D-структуры реального размера со сложными микроскопическими характеристиками, например ткани рака печени человека, содержащие сети кровеносных сосудов, – но и по скорости. Печать одного из этих образцов ткани занимает около 10 секунд с помощью этой технологии; печать того же образца традиционными методами займет несколько часов. Кроме того, больше не нужно вручную переносить образцы по одному с платформы для печати на планшеты с лунками для скрининга: на планшете с 96 лунками сразу можно создать партию образцов – всего за полчаса.

Воспроизводимость – еще одна ключевая особенность этой работы. Ткани, которые позволяет получить эта технология, представляют собой высокоорганизованные структуры, поэтому их можно легко воспроизвести для скрининга в промышленном масштабе, изменяя по запросу свойства, структуру и функции тканей.

Как работает технология

Чтобы напечатать образцы тканей, исследователи сначала создают трехмерные модели биологических структур на компьютере. Эти рисунки могут быть получены даже при медицинских сканированиях, поэтому их можно персонализировать для тканей пациента.

Затем компьютер разрезает модель на двухмерные снимки и переносит их на миллионы зеркал микроскопических размеров. Каждое зеркало управляется цифровым способом для проецирования узоров фиолетового света с длиной волны 405 нанометров, что безопасно для клеток, в виде этих снимков. Световые узоры попадают на раствор, содержащий культуры живых клеток и светочувствительные полимеры, которые затвердевают под воздействием света. Довольно быстро, слой за слоем, печатается твердый полимерный каркас, внутри которого содержатся живые клетки, которые будут расти и образуют биологическую ткань.

Матрица микрозеркал с цифровым управлением – ключ к высокой скорости принтера. Поскольку он проецирует на подложку целые двухмерные узоры при печати слой за слоем, он создает трехмерные структуры намного быстрее, чем другие методы печати, при которых каждый слой сканируется линия за линией с помощью сопла или лазера.