Группа ученых под руководством доктора Эммануэля Осеи, доцента факультета естественных наук имени Ирвинга К. Барбера, представила инновационную модель, которая способна имитировать сложные биологические процессы, происходящие в легких человека. Эта технология может стать ключом к разработке новых методов лечения таких заболеваний, как хроническая обструктивная болезнь легких, астма, идиопатический легочный фиброз и рак.
Особенность новой модели заключается в использовании биочернил на основе светочувствительного полимерно-модифицированного желатина и полиэтиленгликольдиакрилата. Эти материалы позволяют создавать гидрогель, содержащий различные типы клеток и сосудистые каналы, что делает ткань максимально приближенной к естественной легочной структуре. После печати гидрогель демонстрирует механические свойства, схожие с настоящей тканью, что дает возможность более точно изучать реакции клеток на внешние воздействия.
Наша цель заключалась в создании модели, которая могла бы максимально точно воспроизводить физиологические условия дыхательных путей человека. Включение сосудистых компонентов позволяет нам лучше моделировать легочную среду, что критически важно для исследований заболеваний и тестирования новых терапевтических методов.
Одним из ключевых преимуществ новой технологии является возможность использования клеток, полученных от пациентов. Это открывает путь к персонализированной медицине, где лечение можно подбирать индивидуально, основываясь на реакциях биопечатной ткани. Так, если у пациента диагностирован рак легких, хирург может удалить пораженный участок вместе с частью здоровой ткани и передать его для исследований. Однако количество такой ткани ограничено. Благодаря 3D-биопечати ученые могут изолировать клетки из этих образцов и создавать дополнительные модели для тестирования, не завися от донорского материала.
В ходе исследования ученые провели серию экспериментов, включая воздействие экстракта сигаретного дыма на биопечатную ткань. Это позволило наблюдать за реакцией клеток и фиксировать увеличение провоспалительных цитокинов, что подтвердило способность модели имитировать воспалительные процессы, характерные для заболеваний легких.
Доктор Осеи подчеркивает, что технология 3D-биопечати легочной ткани обладает высокой воспроизводимостью и может быть адаптирована для включения различных типов клеток, что делает ее универсальным инструментом как для фундаментальных исследований, так и для клинического применения. В будущем это может привести к созданию более эффективных лекарств и персонализированных методов лечения.
Напомним, ранее американские исследователи представили новую платформу для 3D-печати живых тканей, способную создавать биосовместимые структуры из коллагена.