Сердце – довольно сложный орган, биомеханика и физиология которого трудны с точки зрения изучения и понимания. Впрочем, 3D-печать может помочь нам лучше понять эту жизненно важную часть нашего тела. Во всяком случае к этому стремится группа исследователей из центра Азриэли в CHU Sainte-Justine (университетском госпитальном центре Сент-Жюстин) в Канаде.
Они разработали «сердце на чипе» - систему, при создании которой использовалась 3D-биопечать, которая имитирует механическую и электрическую активность человеческого сердца, подражая, таким образом, его действию. Устройство способно облегчить изучение некоторых заболеваний сердца и разработку специальных методов лечения, подходящих для каждого пациента.
3D-биопечать, подразумевающая печать живыми клетками, вот уже на протяжении нескольких лет активно развивается и даже стала движущим фактором для ряда весьма перспективных и обнадеживающих медицинских проектов. По сути, одна из целей, которую преследуют те, кто используют эту технологию, - создание жизнеспособных органов. Это поможет сократить количество людей в списке ожидания на пересадку почек, печени или сердца.
Трансплантация может стать более быстрой и теоретически менее опасной. Но впереди еще долгий путь, и тем не менее биопечать предвещает большие достижения в области медицины. Пока она в основном используется на этапах исследования, обеспечивая альтернативные решения для более глубокого изучения конкретного заболевания.
Процесс, разработанный канадскими исследователями
Использование 3D-биопечати для изучения человеческого сердца
В частности, 3D-биопечать используется для изучения болезней сердца, которые являются крайне сложными заболеваниями. Ввиду того, что сердце – это жизненно важный орган, на данный момент медицинским работникам довольно сложно дается изучение его клеточной активности и получение однозначных выводов.
Именно поэтому исследователи из CHU Sainte-Justine решили создать биопечатное кольцо, которое копирует физиологию и механику сердца. Они разработали специальные биочернила на основе фотосшиваемых натуральных полимеров, желатина метакриолоила (GelMA), альгината метакрилата (AlgMA) и электропроводящих наноматериалов восстановленного оксида графена (rGO). Такая комбинация позволила создать материал, которым не только легче печатать, но и который обладает улучшенными механическими свойствами на растяжение и сжатие.
В связи с чем исследователи приняли решение напечатать сердечную ткань в форме кольца на 3D-принтере, что облегчило изучение принципа работы органа. Это своего рода чип, который легче получить и анализировать.
Хоуман Соваджи, процессор фармакологии и руководитель исследования, пояснил: «Наши исследования позволили привлечь технологию 3D-печати для более быстрого и точного производства типовых сердец на чипе. Более того, наши результаты показывают, что напечатанные устройства работают гораздо лучше тех, что изготавливаются вручную.»
Безусловно, исследователи надеются на то, что смогут использовать стволовые клетки пациента для разработки моделей сердечно-сосудистых заболеваний и тестирования методов лечения непосредственно на чипе, а значит, на клетках. Это открывает новые перспективы для создания более эффективных персонализированных лекарств.
Али Мусави, еще один инициатор исследования, подытожил: «Следующим шагом будет сравнение здоровых и больных клеток сердца для разработки объемных моделей сердечных патологий. Кроме того, это позволит нам безопасно и точно тестировать влияние новых терапевтических молекул на клетки».
