Космические эксперименты российских ученых помогли создать новый способ 3D-биопечати

Существует множество методов трехмерной печати тканей. Большинство из них использует некоторый каркас, на который слой за слоем наносятся клетки биологической ткани. Полученный объемный материал затем отправляется в инкубатор, где продолжается выращивание. Существуют способы, в которых биологические объекты создаются без применения каркаса, например, магнитный биопринтинг, когда клеточный материал направляется в нужное место с помощью магнитных полей. В таком случае клетки необходимо каким-то образом помечать магнитными наночастицами.

Ученые разработали новый метод биопринтинга, который позволяет создавать трехмерные биологические объекты без использования каркаса и магнитных меток. Это стало возможно благодаря исследованиям ученых из Объединенного института высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН).

«В период с 2010 по 2017 год на борту Российского сегмента Международной космической станции выполнен цикл уникальных экспериментальных исследований на установке «Кулоновский кристалл»», — рассказал один из авторов исследования Михаил Васильев, заведующий лабораторией диагностики пылевой плазмы ОИВТ РАН.

Сотрудники Института в рамках своего экспериментального исследования описали, как ведут себя мелкие заряженные частицы, помещенные в магнитное поле специальной формы в условиях микрогравитации, то есть в невесомости. Помимо этого, ученые составили математическую модель этого процесса на основе методов молекулярной динамики. Благодаря этим результатам стало понятно, как можно получать однородные и протяженные трехмерные структуры из тысяч частиц.

У ранее существовавших методик управления биопечатью с помощью магнитных полей был ряд ограничений, связанных с гравитацией. Чтобы уменьшить влияние гравитационных сил, можно увеличить мощность магнитов, контролирующих магнитное поле, однако, это значительно усложняет установку. Второй способ — уменьшить гравитацию. По этому пути и пошла команда российских и зарубежных ученых. Новый метод получил название «формативная трехмерная биофабрикация», он позволяет создавать трехмерные биологические структуры не послойно, а сразу со всех сторон. Для того, чтобы управлять формой таких объектов, ученые использовали экспериментальные данные и результаты математического моделирования, полученные учеными ОИВТ РАН.

Результаты опубликованы в журнале Biofabrication.

Источник: Дайджест РНФ