• РЕГИСТРАЦИЯ

3D-биопринтер напечатал ухо сквозь кожу мыши

0 343

Искуственное ухо с живыми хрящевыми клетками, которое напечатали под кожей мыши

Yuwen Chen et al. / Science Advances, 2020

Ученые создали 3D-биопринтер, который может печатать полимерные формы с живыми клетками сквозь различные ткани, полимеризуя биосовместимую матрицу с помощью инфракрасного света. Главное преимущество такого принтера — неинвазивность: чтобы напечатать полимерную деталь, необходимо лишь ввести в нужное место раствор-заготовку. В основе технологии лежат двухслойные наноинициаторы — их внутренняя часть поглощает инфракрасный свет и излучает ультрафиолетовый, а внешний слой под действием ультрафиолета запускает полимеризацию. Авторам статьи, опубликованной в журнале Science Advances, удалось напечатать под кожей живой мыши структуру в форме уха, а также заживить закрытую рану с помощью заплатки со стволовыми клетками.

3D-биопринтеры печатают трехмерные конструкции из биосовместимых материалов с живыми клетками, таким образом получают ткани и органы для трансплантации. У этой технологии есть большой потенциал в восстановительной хирургии, однако ее применение ограничено необходимостью инвазивной работы на открытых тканях и травмах. Чтобы открыть доступ к внутренним травмам, необходимо повредить окружающие ткани, поэтому предпочтительны неинвазвные методы; нужны они и в пластической хирургии.

Относительно неинвазивная биопечать возможна при фотополимеризации, когда жидкий материал затвердевает под действием света. Ультрафиолетовый и синий свет используют для печати тканей и органов, однако излучение в этом диапазоне не проникает глубоко в ткани. Альтернативной технологией может стать полимеризация под действием инфракрасного света — он проходит сквозь живые ткани и уже используется для контролируемого высвобождения лекарств, 3D визуализации и оптогенетики.

Ученые из Бельгии, Китая и США под руководством Малин Гоу (Maling Gou) из Сычуаньского университета создали технологию 3D-биопечати на основе фотополимеризации в ближнем инфракрасном диапазоне. Устройство с системой микрозеркал направляет луч лазера сквозь кожу и запускает полимеризацию мономерных биосовместивых чернил в нужной точке. Наноинициаторы реакции собирают из двух слоев: внуренняя часть частиц поглощает инфракрасный свет и испускает его в ультрафиолетовом диапазоне, а наружный слой состоит из фотоинициатора, который поглощает весь ультрафиолет и полимеризует мономеры в гидрогель.

 

Двухслойные наноинициаторы (шкала нижнего рисунка составляет 50 нанометров, верхнего - 20)

Yuwen Chen et al. / Science Advances, 2020

Для начала с помощью системы напечатали различные гидрогелевые фигуры, в том числе сквозь кожу мыши или мышечную ткань свиньи толщиной 0,5 миллиметра и даже in vivo через кожу живой мыши. В последнем случае перед печатью животным подкожно вводили раствор мономеров, а в течение недели после процедуры оценивали состояние окружающих тканей.

Как напрямую, так и через живые ткани in vitro или in vivo удалось напечатать фигуры разнообразных форм. За неделю гидрогелевая конструкция, напечатанная под кожей мыши, не вызвала повреждения или воспаления окружающих тканей.

 

Фигуры, созданные с помощью полимеризации ближним инфракрасным светом

Yuwen Chen et al. / Science Advances, 2020

Фигуры, которые напечатали сквозь кожу (посередине), мышечную ткань (справа) или без препятствий (слева)

Yuwen Chen et al. / Science Advances, 2020

Фигуры, которые напечатали под кожей живых мышей

Yuwen Chen et al. / Science Advances, 2020

 1/3 Авторы работы предположили, что технологию можно использовать для восстановления ушной раковины при ее дефектах (врожденных или полученных в результате травмы). Искусственное человеческое ухо с живыми клетками напечатали in vitro, а затем технологию опробовали на мышах. Для воспроизведения правильной формы здоровую копию уха отразили зеркально. Затем в мономерный раствор добавили хондроциты (клетки хряща) и сквозь кожу полимеризовали его в форме уха. Выживаемость клеток оценили через семь дней с помощью флуоресцентного окрашивания живых хондроцитов, а затем структуру такой же формы напечатали под кожей живой мыши.

 

 

Процесс создания искусственного уха: форму настоящего уха отображают зеркально, а затем печатают на 3D-биопринтере. Справа - живые хондроциты через неделю после печати

Yuwen Chen et al. / Science Advances, 2020

Наконец, 3D-биопечать применили для залечивания закрытых травм с повреждением мягких тканей. Для этого внутри закрытой раны мышечной ткани напечатали полимерный скелет из раствора со стволовыми клетками жировой ткани. Через 10 дней ученые проанализировали заживление раны и формирование мышечной ткани по сравнению с контрольными животными, травмы которых никак не лечили.

Рана, в которой напечатали подходящую по форме гидрогелевую заплатку со стволовыми клетками, за 10 дней затянулась на 80 процентов, а у контрольных животных — лишь на 40 (p < 0,05). Мышечная ткань у мышей экспериментальной группы восстановилась значительно лучше, чем в контрольной. Авторы работы резюмировали, что после дополнительных исследований созданная ими технология найдет широкое применения в медицине, от исправления дефектов органов до заживления ран.

 

Рана до печати биогибриной заплатки и через 10 дней после

Yuwen Chen et al. / Science Advances, 2020

Рана контрольных мышей на первый и десятый день

Yuwen Chen et al. / Science Advances, 2020

Срезы поврежденной мышечной ткани через 10 дней после печати заплатки (слева контроль)

Yuwen Chen et al. / Science Advances, 2020

 

Алиса Бахарева

https://nplus1.ru/news/2020/06...

Технология новой жизни

    Сохранение экономики или сохранение жизней?

    На одном из ресурсов я встретил такой вопрос: "Жесткий летний карантин и разорение бизнеса или сохранение свободы предпринимательства — ценой нагрузки на больницы и высокой смертности?"На мой взгляд, ...

    Китай посмотрел на СССР и построил лучший социализм. Почему? Да потому!

    Китай посмотрел на СССР и построил лучший социализм. Почему? Потому что!Для начала повторю свою статью 12 - летней давности,в которой мне ответил китайский компаньон на некоторые вопросы, и ещё о...

    «Cui prodest»: кому выгодно обвинить Россию в сговоре с Талибаном?

    26 июня 2020 года в известном американском издании The New York Times вышла статья, авторы которой обвиняют Россию в том, что она предлагала боевикам «Талибана» деньги за убийство американских военных...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      Umbrella 8 июля 16:37

      5 самых опасных вирусов в истории человечества

      За все время своего существования человечество постоянно борется с эпидемиями и болезнями, вспышки которых периодически стирают часть населения с лица Земли. Часто возбудителями заболеваний являются бактерии, однако вирусы тоже никуда не деваются. Наиболее живучая их часть остается непобежденной, многие из них продолжают уносить человеческие жизни. За пример...
      916
      Umbrella 8 июля 13:11

      Рекордсмены грозового разряда

      Гроза является одной из самых зрелищных и захватывающих демонстраций сил природы, когда небо освещается быстрыми вспышками молний, сопровождающимися мощными звуковыми ударами, громом. И мало кому известно, что среди грозовых разрядов имеются свои рекордсмены, при этом, в двух разных категориях - по дальности распространения разряда и по его продолжительности. ...
      370
      Umbrella 6 июля 20:18

      Утренняя глория

      Итак, мы уже с вами рассматривали Вымеобразные облака и Неустойчивость Кельвина—Гельмгольца. Ну вот вам еще один интересный вариант. Утренняя глория (англ. Morning Glory cloud) — редкое метеорологическое явление, вид облаков, наблюдаемый ежегодно весной в заливе Карпентария на севере Австралии и реже в других местах. Облака предста...
      514
      Umbrella 6 июля 11:13

      Неустойчивость Кельвина—Гельмгольца

      Такие облака, по объяснению ученых,появляются  когда холодные слои воздуха у поверхности земли сталкиваются с более теплыми и двигающимися быстрее потоками над ними. Ярким примером этого явления являются морские волны, так как ветер над поверхностью воды движется быстрее волн, то на них образуются гребни. Явление это не очень частое...
      480
      Umbrella 4 июля 10:58

      А что случилось с пандемией коронавируса?

      Сижу сейчас на курорте Краснодарского края - народу море. Пляжи забиты, набережные забиты, столовые забиты. Маски? Не видел ни одну ни в помещении ни на улице. Социальная дистанция? Да о чем вы... Все обсуждают открытие границ с Европой и многие уже "на низком старте". Вот-вот решат вопрос с полетами в Турцию (белорусы уже прилетели туда на отдых). На...
      7198
      Umbrella 3 июля 21:11

      Из-за чего в мозгах появляются черви и как это лечится?

      В 2012 году научный журнал Discover рассказал о Теодоре Нэше (Theodore Nash) — американском враче, который принимает только несколько десятков пациентов в год. Такое количество клиентов может показаться ничтожным но, если учесть, с какими жалобами люди обращаются к врачу, ситуация становится яснее. Пациенты американского врача не могут ровно ходить, с трудом раз...
      3932
      Umbrella 3 июля 18:50

      Ученые сравнили три вида масок по тому, как они защищают от распространения COVID-19

      Ученые сравнили три вида масок на предмет того, как они сдерживают распространение нашего дыхания и мельчайших капелек слюны. В эксперименте приняли участие обычный носовой платок, хлопчатобумажная маска и конусообразная нестерильная маска. Результаты исследования опубликованы в журнале Physics of Fluids.   В настоящее время не существует конк...
      1299
      Umbrella 3 июля 11:44

      Почему прививки от ВИЧ до сих пор нет, кто в этом виноват и как с этим жить

      Мы ждем вакцину от коронавируса через считанные месяцы, от силы год, и кажется, что она уже почти готова, осталось только ее испытать. Однако не всегда это бывает так быстро. Самую неуловимую вакцину на планете — от вируса иммунодефицита человека — ученые ищут уже без малого сорок лет, и до сих пор не нашли. Как так вышло? И что делать дальше: ждать, что о...
      776
      Umbrella 3 июля 11:22

      Долгодействующий препарат от ВИЧ нового класса прошел первую фазу клинических испытаний

      Молекула препарата GS-6207 John Link et al. / Nature, 2020 Ученые из Gilead Sciences разработали и протестировали антиретровирусный препарат нового класса — небольшую молекулу, которая нарушает работу белка капсида ВИЧ и препятствует размножению вируса на разных этапах. Исследователи провели первую фазу клинических испытаний с&...
      332
      Umbrella 30 июня 19:45

      Обнаружен новый штамм вируса гриппа: он может вызвать вторую пандемию

      Ученые из Китая нашли штамм свиного гриппа, который не был известен ранее. Кроме того, он потенциально способен вызвать новую пандемию. Исследователи опубликовали свои выводы в американском научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.   Исследователи отмечают, что свиньи — промежуточные хозяева для генерации виру...
      563
      Umbrella 30 июня 18:14

      Нутригеронтология: питание vs. старение

      В 16 веке Лукас Кранах Старший, мечтая вновь стать юным, написал картину «Фонтан молодости». Если бы Лукас знал нутригеронтологию, то он изобразил бы фонтан молодости именно так. Рисунок с сайта germany-art.com, адаптирован. Введение Старение проявляется как постепенное ухудшение физиологических функций: ослабляется защита иммунной сис...
      4132
      Umbrella 30 июня 12:28

      Учёные подтвердили наличие у людей стереообоняния

      В человеческой биологии есть такие вопросы, которые обывателю кажутся очевидными, а учёные всё ещё не могут дать точного ответа как так получилось. Например, мы всё ещё наверняка не знаем, зачем животным нужен сон. Вторая странная аномалия в эволюции белковых форм жизни — это возникшая двусторонняя симметрия организмов. Основная гипотеза в том, чтобы мы пол...
      466
      Umbrella 29 июня 21:41

      Бессимптомные носители коронавируса распространяют его по всем поверхностям

      Лето, солнце, прогулки, пикники – кажется, будто все вернулось в норму. Улицы вновь заполнены людьми, а ограничения постепенно снимаются. Однако, как сообщает директор европейского бюро Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) Ханс Клюге, в 11 странах отмечен резкий рост заболеваемости Covid-19. В Россию, по мнению специалистов, вторая волна коронавируса прид...
      3520
      Umbrella 29 июня 15:44

      Исследователи учатся «предсказывать» поведение COVID-19. Но есть одна проблема

      Несмотря на то, что многие страны постепенно снимают ограничения в условиях пандемии COVID-19, долгосрочное здоровье наций по-прежнему зависит от отслеживания вируса и прогнозирования его дальнейшего распространения. Найти правильные компьютерные модели может быть непросто, но два исследователя из Университета Бингемтон, Университет штата Нью-Йорк, считают, что у них ...
      597
      Umbrella 29 июня 15:37

      О главной ошибке про коронавирус, которую допускают все врачи

      Фото © Reuters. Нельзя без эмоций видеть это. Тут не просто эпизод из жизни палаты интенсивной терапии. Тут исполненная драматизма сцена, где робкая надежда борется с накатывающим отчаянием и, к сожалению, проигрывает. Потому что надежды нет: врачи позвали родственников умирающей пациентки, чтобы те смогли с ней попрощаться. Потому что дальше, уже через н...
      2473
      Umbrella 26 июня 21:25

      Пупок с подвохом. Почему из него может появляться неприятный запах?

      Пупок, или пуп, - это, по сути, рубец, который есть на передней брюшной стенке. Он остается после удаления пуповины у новорожденного. Такой отличительной особенностью обладают все плацентарные млекопитающие. Зачастую пупок представляет собой углубление на животе, но есть и те, у кого он выпуклый, правда, таких людей меньше. Традиционно считается,  что...
      1551
      Umbrella 26 июня 19:59

      Жизнь на Земле могла появиться в результате гибрида молекул ДНК и РНК

      Несмотря на неудачные попытки создать жизнь в лабораторных условиях, ученым удалось узнать, что в самой основе жизни лежат две основные формы генетического кода – молекулы ДНК и РНК, которые содержатся в клетках всех живых организмов, являясь основой всей земной биологии. Согласно распространенной гипотезе, РНК сформировала основу биосферы Земли задолг...
      374
      Umbrella 25 июня 21:33

      Минздрав одобрил "Арепливир" для лечения COVID-19

      Минздрав внес в государственный реестр лекарственных средств новый препарат для лечения COVID-19. "Торговое наименование лекарственного препарата — "Арепливир". Международное непатентованное, или группировочное, или химическое наименование — фавипиравир", — указано в реестре. Лекарство производит компания "Промед&qu...
      941
      Umbrella 25 июня 17:09

      Репрограммирование клеток в мозге живой мыши сняло симптомы болезни Паркинсона

        UC San Diego Health Sciences Американские и китайские ученые предложили еще один способ восстанавливать повреждения при болезни Паркинсона: превращать астроциты в нейроны путем репрограммирования in vivo, то есть в живом мозге. Они обнаружили, что для этого достаточно заблокировать производство одного-единственного белка....
      408
      Umbrella 25 июня 10:14

      Что происходит с пластиковыми пакетами, выброшенными в воду?

      Многим из нас уже хорошо известно, насколько сильно пластиковые отходы засоряют нашу планету. Научно доказано, что разложение выброшенных пакетов, бутылок и других упаковок из синтетических материалов, длится на протяжении более тысячи лет. При этом они выделяют в воду опасные вещества, которые могут навредить водным обитателям и растениям. Недавно немецкие ученые пог...
      803
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика