Автор: Никита Игнатенко. Технологии биопринтинга относят к фронтиру медицины. Это значит, что 3D-печать живых органов достаточно развита, чтобы приносить ощутимые результаты, но всё ещё далека от совершенства. Совершенству, как известно, пределов нет. Его нельзя достичь, но к нему вполне возможно приблизиться. Регенеративная медицина раскроет свой потенциал в тот момент, когда мы научимся создавать сложные органы, пригодные к трансплантации.

О том, как работает биопринтер, пишут много и часто. «На пальцах» его можно сравнить с моторизированным шприцем или клешнёй робота, что двигается в трёхмерном пространстве и располагает клетки на своеобразной матрице-каркасе. В реальности всё немного сложнее.

Главное отличие биопринтинга от обычной 3D-печати состоит в том, что он оперирует живыми клетками. Все они лавируют между ростом и гибелью, умудряясь при этом выполнять свои функции. Именно здесь кроется главная трудность биопечати. Её субстрат — не простой полимер, который можно облучить ультрафиолетом, закрепив нужную форму. Побывать в картридже. Пройти через печатающую головку. Оказаться в необычных условиях ростовой камеры. Всё это — значительный стресс для клеток, что попросту не приспособлены для таких испытаний.

Как же «помирить» биологию с механическим производством?

Учёные задались этим вопросом примерно в то же время, как появилась концепция биопринтинга. Ответом стали «живые чернила». Биопечать началась с тканевой инженерии. Её смысл заключается в расположении клеток на скаффолде. Скаффолд чем-то напоминает строительные леса, окружающие здание. Его кирпичиками будут клетки.

Трёхмерная визуализация скаффолда

В нашем теле эту функцию выполняет коллаген. Коллаген относится к фибриллярным белкам. Грубо говоря, он является ожерельем из аминокислот. Такие связанные бусины формируют нить коллагена. Молекула состоит из трёх левозакрученных альфа-цепей. Каждый виток содержит три аминокислотных остатка.

Это актуально для коллагена как такового. Если закопаться поглубже в биохимию, то можно выяснить: коллаген бывает разным. Компании, которые занимаются его производством, создают коллаген с отличающимися свойствами. Оттого, насколько чистым и предсказуемым будет полученное вещество, зависит сфера его применения.

Например, коллаген марки «VISCOL» применяют двумя путями. В первом случае он идёт на создание трёхмерного каркаса ткани. Во втором его смешивают с клеточной культурой, получая нетоксичный и биосовместимый студень. Он полимеризуется при температурах до 37 ОС, образуя стабильную сетку с ячейками около 300 микрон.

Уникальное преимущество линейки заключено в её естественности. Показатели pH среды максимально приближены к физиологическим значениям. Поэтому каркас не нуждается в процедурах нейтрализации и пригоден к моментальному засеванию клетками.

В классическом Viscol используется свиной коллаген первого типа. Viscol-S отличается от иных продуктов линейки тем, что его можно получить из коровьего, свиного, мышиного или даже человеческого коллагена первого типа. Для того чтобы клетки не заскучали в отрыве от дома, каркас дополняют факторами роста вроде фиброконектина, фибриногена или ламинина.

Животные частенько дают медицине разные вещества, которые потом идут на производство лекарств и биологически активных добавок. Преимущества этого подхода моментально перетекают в недостатки. Первым из них является чужеродность ксенотрансплантанта, который может вызвать иммунный ответ.

Значит, нужно использовать человеческие белки. Но кто сказал, что их можно взять только у человека?