№ 2(11)

Май – июнь

Russian Traveler №2(11) 2024

Ученые построили машину из Lego, которая может выращивать человеческую кожу

Фото: Cardiff University

Исследователи нашли недорогой способ для получения образцов тканей человека.

Получение образцов тканей человека для биологических исследований – сложная процедура. Основной метод – это донорство органов и тканей, удаленных во время хирургических процедур, но ученым становится все труднее достать их.

И дело не только в том, что количество образцов тканей человека ограничено. Также существует ограниченная доступность образцов ткани определенного размера и типа. Вот поэтому ученые из Кардиффского университета в Уэльсе начали заниматься решением этой проблемы, разработав собственный недорогой и легко доступный принтер, способный создавать образцы тканей человека. Использовали при этом – один из самых популярных конструкторов в мире.

Технология предполагает загрузку в картридж «биочернил», содержащих живые клетки. Тот, в свою очередь, затем загружается в биопринтер. После программирования биопринтер печатает наполненные клетками биочернила для формирования трехмерных структур, которые стремятся воспроизвести сложное образование биологической ткани.

В отличие от двумерных клеточных культур, на которые большинство ученых полагаются в значительной части исследований, биопринтеры позволяют выращивать клетки в трех измерениях. И это лучше воспроизводит сложную архитектуру биологии человека. Другими словами, технология биопечати позволяет исследователям создавать более сопоставимые модели для изучения здоровых и больных тканей.

«Машины для воспроизводства биологической ткани стоят невероятно дорого – десятки, а то и сотни тысяч фунтов стерлингов. Немногие исследовательские группы, в том числе и наша, могут расширить свой бюджет, чтобы покрыть такие расходы. Именно поэтому мы задались вопросом, можем ли мы построить собственный недорогой 3D-биопринтер. Ответ был положительным: мы решили сделать это с помощью Lego», – пишут исследователи.

Любой, кто когда-либо собирал этот конструктор, знает, что Lego не только дешев и универсален, но и изготовлен с очень высокой точностью из стандартизированных деталей, доступных во всем мире. Кроме того, Lego уже использовался для создания традиционных 3D-принтеров. Но оставался открытым вопрос, сможет ли такой принтер печатать мягкий биологический материал.

Для своей работы ученые использовали стандартные кубики Lego, их механический суббренд Lego Mindstorms и насос, который обычно используется в исследовательских лабораториях.

«Наш биопринтер, строительство которого обошлось в 500 фунтов стерлингов (624 доллара США), все еще тестируется, но вскоре, мы, вероятно, достигнем необходимого уровня точности для производства деликатного биологического материала. Способ, которым это делается, удивительно прост», – пишут исследователи.

Насадка выбрасывает гелеобразное вещество, полное клеток, на чашку. В основе устройства лежит мини-компьютер Lego Mindstorms. Это устройство перемещает чашку вперед и назад и из стороны в сторону, механически перемещая сопло вверх и вниз, когда оно выдавливает гель, полный клеток. Эти программируемые движения создают слои клеток, слой за слоем воспроизводя трехмерную структуру тканей человека.

Все это – захватывающая возможность сымитировать здоровую и больную кожу, посмотреть на существующие методы лечения и разработать новые методы лечения различных кожных заболеваний.

Биопринтер может не только предоставить нам точную репрезентативную модель кожи человека, но и использоваться для добавления больных клеток к здоровым моделям, которые мы производим. Это позволит нам изучить, как развиваются кожные заболевания и как взаимодействуют здоровые и больные клетки. Это также позволило бы нам увидеть, как прогрессируют кожные заболевания и как можно разработать потенциальные методы лечения, пишут исследователи.

По словам ученых, это устройство можно воссоздать в любой лаборатории в любой точке мира. В то время, когда финансирование исследований настолько ограничено, они предлагают открытую, доступную и недорогую альтернативу жизненно важному оборудованию, которое выходит за рамки бюджета большинства лабораторий.