3D-печать сердечной мышцы

22 августа 2023 г. Конн Гастингс Кардиохирургия, Кардиология, Материалы, Медицина

Исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона разработали метод, который позволяет им печатать на 3D-принтере желудочек сердца, который затем может продолжать ритмично сокращаться. Эта технология может позволить исследователям создавать модели сердца для тестирования новых сердечных препаратов и даже проложить путь к полностью имплантируемым сердечным компонентам. Этот метод предполагает использование ротационного прядения для создания небольших волокон, которые затем вливаются в гидрогелевые чернила, пригодные для печати. При 3D-печати эти чернила сохраняют свою напечатанную структуру, а кардиомиоциты внутри них выравниваются вдоль направления входящих в них волокон. При стимуляции с помощью электричества структура движется вдоль ориентации волокон, что дает исследователям полный контроль над ее поведением. Этот метод может открыть более совершенные модели сердца для тестирования лекарств, а также позволит персонализировать медицину для пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Биоинженерия предлагает огромный потенциал в замене больных тканей, но приятным дополнительным преимуществом по мере того, как мы продвигаемся к возможности точного воссоздания таких тканей в лаборатории, является создание передовых моделей in vitro для тестирования лекарств и персонализированной медицины. Пациенты с сердечно-сосудистыми заболеваниями могут извлечь выгоду из таких достижений благодаря этой новейшей технологии, в которой в качестве среды для 3D-печати сердечных компонентов используются гелевые чернила, пропитанные волокнами (FIG).

«Люди пытались воспроизвести структуры и функции органов, чтобы проверить безопасность и эффективность лекарств, чтобы предсказать, что может произойти в клинических условиях», — сказал Суджи Чой, исследователь, участвовавший в исследовании. «Эта концепция широко применима — мы можем использовать нашу технику прядения волокон для надежного производства волокон нужной длины и формы».

Этот подход сначала предполагает использование ротационного прядения для создания тонких желатиновых волокон, что чем-то похоже на способ создания сладкой ваты. У исследователя с докторской степенью, участвовавшего в проекте, по имени Люк МакКуин, возникла идея, что введение таких волокон в гидрогелевые чернила, пригодные для печати, может помочь им сохранить свою форму после печати.

«Когда Люк разработал эту концепцию, идея заключалась в том, чтобы расширить диапазон пространственных масштабов, которые можно было напечатать на 3D-принтерах, исключив нижний предел из нижних пределов и сведя его к нанометровому масштабу», — сказал Кит Паркер, исследователь, участвовавший в проекте. В исследовании. «Преимущество производства волокон с помощью ротационного струйного прядения, а не электропрядения, заключается в том, что мы можем использовать белки, которые в противном случае были бы разложены электрическими полями при электропрядении».

После печати кардиомиоциты внутри геля выравниваются вдоль волокон и будут биться в этой ориентации после стимуляции с помощью электричества.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Materials: гелевые каркасы, наполненные волокнами, направляют выравнивание кардиомиоцитов в желудочках, напечатанных на 3D-принтере.

Через: Гарвард

Конн Гастингс

Конн Гастингс получил докторскую степень в Королевском колледже хирургов в Ирландии за свою работу в области доставки лекарств, исследуя потенциал инъекционных гидрогелей для доставки клеток, лекарств и наночастиц при лечении рака и сердечно-сосудистых заболеваний. После получения докторской степени и завершения года постдокторских исследований Конн продолжил карьеру в академической публикации, а затем стал штатным научным писателем и редактором, сочетая свой опыт в области биомедицинских наук со страстью к письменному общению.