В современной регенеративной медицине одна из главных сложностей — не просто вырастить новую костную ткань, а обеспечить ее полноценным кровоснабжением: без сосудов любая восстановленная структура быстро теряет жизнеспособность. Исследователи из университета Пенсильвания предложили решение, сочетающее биопечать и тонкую настройку клеток на молекулярном уровне.
Команда инженеров и химиков научилась формировать сфероиды — компактные скопления живых клеток — и точно размещать их в каркасе, чтобы одновременно стимулировать и рост кости, и образование сосудов. В основе метода — работа со стволовыми клетками: в них вводят молекулы микроРНК miR‑148b и miR‑210, которые направляют развитие клеток — одна цепочка поддерживает формирование костной ткани, другая стимулирует васкуляризацию, то есть появление кровеносных сосудов.
Ключевым техническим решением стала биопечать с аспирацией — метод, позволяющий захватывать отдельные сфероиды и укладывать их в строго заданных позициях.
Мы хотим, чтобы сфероиды располагались на одинаковом расстоянии друг от друга, чтобы регенерация была равномерной. Биопечать с аспирацией позволяет нам точно позиционировать сфероиды в каркасе, то есть мы можем контролировать точное расположение этих сфероидов, чтобы печатать различные сложные типы тканей, в том числе клетки легких или поджелудочной железы
Эффективность подхода проверили в серии экспериментов: сначала в лаборатории, затем на мышах с иммунодефицитом и повреждением костной ткани. Результаты оказались убедительными: в контрольной группе без лечения костная ткань покрыла около 35% пораженного участка за шесть недель, а при использовании сфероидов — до 93%. Особенно перспективной оказалась комбинация сфероидов с разными типами микроРНК: в таких образцах зафиксировали повышенную экспрессию белка CD31 — маркера формирования сосудистой сети.
Сейчас ученые планируют масштабировать исследования и глубже изучить взаимодействие процессов роста костной и сосудистой тканей. По мнению специалистов, доступность и масштабируемость используемых материалов открывают реальный путь к клиническому применению технологии — но прежде врачам потребуется фундаментальное понимание механизмов, которое сейчас и накапливают исследователи.
Ранее Наука Mail рассказывала, что контактные линзы напечатали на 3D-принтере всего за 20 минут.