Konvenční 3D tiskárny přizpůsobené pro tisk tepen.

Skupina výzkumníků ze Spojených států amerických, vytištěná na běžných 3D-umělých analogech koronárních a femorálních cév, srdce a dalších složitých biologických struktur. K tomu přišli s novou metodou tisku "gel-in-gel". Práce byla publikována v časopise Science Advances, tisková zpráva je k dispozici na webových stránkách Carnegie Mellon University.

Tradiční 3D tisk umožňuje vytvářet objekty z plastu nebo kovu. Pro vytvoření biologických struktur, jako jsou srdce nebo krevní cévy, jsou však zapotřebí měkké biokompatibilní materiály. Hlavním problémem vytváření nepevných objektů je samotný princip 3D tisku: při aplikaci následující vrstvy je nezbytné, aby předcházející vrstva sloužila jako základ. Nicméně, kolagen, fibrin a další materiály podobné želé, které jsou ideální pro lékařské aplikace, když se je snaží „tisknout“, jednoduše se usadí pod vlastní váhou..

Výzkumníci zjistili, že tento problém je možné vyřešit použitím jiného želatinového mikročásticového gelu jako matrice pro tisk. Vědci sebrali biokompatibilní materiál s malou mechanickou odolností, aby se na něm mohla volně pohybovat „jehla“ tiskárny, ale zůstala dostatečně hustá, aby se zabránilo šíření již vytištěných vrstev. K dosažení požadovaných parametrů vědci podrobili obvyklé želatinové želé zpracování v míchači a odstředivce, čímž se získal gel s částicemi určité velikosti..

Tisk byl proveden proteiny nebo gelovými polysacharidy, například kyselinou alginovou. Jako "vzorník" autoři použili detailní 3D obrazy cév nebo srdce, získané pomocí metody magnetické rezonance. Experimenty byly prováděny ve sterilní atmosféře, želatinová gelová báze byla umístěna do Petriho misky upevněné na stole. "Jehla" tiskárny byla vstřikována do želatiny a vytvořila tiskařský materiál, který tekl z nosu. V procesu tisku došlo ke zgelovatění polysacharidu v želatině.

Tisk se provádí při teplotě od 4 do 22 ° C, takže gelová báze se neroztaví. Na konci byla teplota zvýšena na 37 ° C, což usnadnilo odstranění želatinové matrice. Tato teplota je nedestruktivní nejen pro tištěné objekty, ale také pro živé buňky, které mohou být obsaženy v tištěné směsi..

Vědci nemohli jen vytvořit nový způsob vytváření složitých biologických struktur, ale také výrazně snížit náklady na jeho náklady. Tisk biologických objektů není novinkou, ale dříve používal 3D tiskárny speciálního designu, jejichž cena je velmi vysoká. Autoři této práce se za tímto účelem dokázali přizpůsobit běžným 3D tiskárnám, jejichž náklady jsou 100krát nižší. V budoucnu budou vědci zavádět do struktur, které jimi tisknou, skutečné srdeční buňky pro další tvorbu svalové tkáně a vytvoření „živého“ umělého srdce..