Для печати тканей и органов принтер использует специальный гидрогель, который представляет собой комбинацию желатина, фибриногена, гиалуроновой кислоты и глицерина с достаточно высокой концентрацией живых клеток. В процессе работы принтер послойно создает из гидрогеля трехмерные объекты, а затем покрывает их внешней оболочкой из разлагаемого полимера, которая позволяет напечатанным структурам сохранять форму.
После пересадки тканей в организм полимерная оболочка постепенно разлагается, а клетки начинают самостоятельно выделять матрикс, который обеспечивает механическую поддержку всей структуры. Кислород и питательные вещества поступают к ткани благодаря сети микроканалов.
На данный момент ученые создали гелевый аналог кости свода черепа крысы на основе стволовых клеток человека из амниотической жидкости, уменьшенные копии человеческого уха из хондроцитов кролика и несколько "мышц" с использованием мышиного миобласта C2C12. Все образцы были проверены в лабораторных и в естественных условиях путем вживления под кожу крыс и мышей.
Результаты испытаний оказались весьма многообещающими. Например, ушные раковины, подсаженные мышам, спустя два месяца сохранили форму, а также в них на 20 процентов увеличилось содержание гликозоаминогликанов, которые входят в состав клеточного матрикса. Искусственная мышечная ткань за две недели также сохранила свои механические характеристики. Наконец, в гелевом аналоге кости свода черепа у крыс спустя пять месяцев сформировалась васкуляризированная костная ткань.
Как отмечают авторы исследования, теперь им предстоит выяснить, насколько напечатанные на биопринтере импланты безопасны для людей. По всей вероятности, первыми тестирование пройдут искусственные ушные раковины, так как им не требуется обширная система кровеносных сосудов. Если испытания пройдут удачно, то в перспективе напечатанные на биопринтере ткани и органы могут заменить применяемые сейчас искусственные протезы.
Отметим, что это не первая подобная разработка за последние месяцы. Так, в декабре прошлого года исследователи из Ливерморской национальной лаборатории (Калифорния) разработали метод 3D-печати кровеносных сосудов, которые через некоторое время самостоятельно обрастают сетью капилляров, а в октябре ученые из Университета Карнеги-Меллон представили технологию "гель-в-геле", которая позволяет печатать на обычном 3D-принтере искусственные аналоги коронарных и бедренных сосудов, сердца и других сложных биологических структур.