Vienas iš iššūkių kuriant organus laboratorijoje – atkurti mikroskopinę kraujagyslių, kurios persmelkia audinius, struktūrą. Organizme ląsteles palaiko ekstraląstelinė matrica (angl. extracellular matrix, ECM) – į gelį panašus baltymų, pavyzdžiui, kolageno, tinklas, kuris veikia kaip natūralūs pastoliai, suteikiantys audiniams ir organams struktūrą.
3D spausdinimas – tai paprastas būdas sukurti formas, į kurias galima įdėti ląsteles, tačiau spausdinti tiesiogiai ECM yra sudėtinga – dėl jos minkštumo ir pažeidžiamumo aukštai temperatūrai.
Dabar Subramanianas Sundaramas iš Harvardo universiteto ir jo kolegos sukūrė ECM formos su smulkiais kanalais, primenančiais kraujagysles, gamybos procesą.
Pirmiausia jie 3D spausdintuvu iš plastiko atspausdino išsišakojusios kanalų sistemos šabloną – ir panaudojo jį silikono formai sukurti. Jie užpildė formą skystu galiu – neįprastu metalu, kuris lydosi maždaug 30 °C temperatūroje. Kai galis sukietėja, silikoną galima pašalinti ir palikti standų šakotų kanalų šabloną.
Jie patalpino galio šabloną į minkštą kolageno gelį, tada jį pašildė, kad galis ištirptų ir ištekėtų iš gelio, palikdamas norimos formos kanalus. Galio paviršiaus įtempimas yra 10 kartų didesnis nei vandens, todėl jį galima greitai ir švariai ištekinti iš gelio, o žema temperatūra nedaro jokios žalos.
Skirtingai nei kiti metalai – pavyzdžiui, gyvsidabris – turintys panašias lydymosi temperatūras, galis nekelia pavojaus sveikatai. Bandymų metu S. Sundaramas ir jo komanda nustatė, kad žmogaus ląstelės ant galio augo greičiau nei be jo. „Prisimenu, kaip pagalvojau, kad galbūt mes radome galį, kuris yra galo žudikas, – sako jis. – Tai iš tikrųjų yra tobula medžiaga.“
S. Sundaramas sako, kad ši technologija leidžia žengti dar vieną žingsnį link įvairių dirbtinių organų, skirtų persodinimui žmonėse, kūrimo – nors dar daug ką reikia nuveikti. „Tokiems dalykams reikia daug laiko, – teigia tyrėjas. – Manau, kad svarbus kiekvienas mažas žingsnelis, ir manau, kad tai bus vienas iš tų svarbiausių žingsnių.“
Carnegie Mellon universiteto darbuotojas Philipas LeDucas, sukūręs kraujagyslių formų su 3D spausdintuvu kūrimo metodus, sako, kad kraujagyslių kūrimo dirbtiniuose organuose problema mokslininkams nedavė ramybės pastaruosius 30 metų.
„3D kraujagyslių sistemų, kurios gali būti įvairių formų, kūrimas taikant tokį tarpinės medžiagos metodą yra puikus ir stumia šią sritį į priekį įdomiomis kryptimis, – sako Ph. LeDucas. – Nors dar yra daug kitų sričių, kurias reikia spręsti, kad ateityje būtų sukurtos pilnos kraujagyslių sistemos, šis darbas rodo, kad galima sukurti 3D kraujagyslių sistemas iki dešimčių mikrometrų – o tai yra puiki pažanga.“
Tyrimas paskelbtas žurnale „Nature“.
Parengta pagal „New Scientist“.
