Про це повідомляє “Kreschatic” з посиланням на SciTechDaily
Інженери з Університету Піттсбурга створили нову платформу біодруку, що дозволяє вирощувати функціональні тканини з використанням колагенових каркасів. Їхня технологія отримала назву CHIPS — високоточні, внутрішньо перфузовані структури на основі колагену, які імітують природне середовище клітин. Завдяки цій інновації вчені отримали можливість вирощувати тканини, які поводяться так само, як у людському тілі, включно з інсулінсекретуючими клітинами підшлункової залози.
Колаген, як природний компонент людського організму, дає змогу клітинам не просто виживати, а повноцінно функціонувати, створюючи внутрішні структури і зв’язки. У порівнянні з традиційними силіконовими мікрофлюїдними чіпами, які лише умовно імітують біологічне середовище, нова технологія дозволяє клітинам інтегруватися у структуру каркасу, створюючи справжню біологічну тканину.
Архітектура тканин через біологічну логіку
Розробка CHIPS базується на фундаментальному принципі: клітини самі знають, як їм організовуватися, якщо надати їм відповідне середовище. У новій системі саме каркас задає форму, а клітини — наповнення, реагуючи на біологічні сигнали. Дослідники застосували інженерну логіку для створення форм, які дозволяють тканинам зростати у тривимірному просторі.
Створення тканин за допомогою біодруку відкриває шлях до створення органів на замовлення, а також дозволяє досліджувати хвороби в лабораторних умовах. За допомогою нових структур учені продемонстрували, як можна виростити клітини підшлункової залози, які виділяють інсулін у відповідь на глюкозу, що імітує справжню фізіологічну функцію.
Вдосконалення систем живлення тканин
Інтеграція CHIPS у спеціально розроблений біореактор VAPOR забезпечила ефективне постачання поживних речовин у внутрішні структури тканин. Цей підхід дозволяє підтримувати життєздатність клітин і стимулювати утворення судинних мереж, які необхідні для повноцінного функціонування тканин.
Конструкція платформи дозволяє легко підключати колагенові структури до рідинної системи, що забезпечує природну циркуляцію середовища. Завдяки цьому процес живлення тканин став набагато ближчим до реального кровообігу, що значно покращує їхню життєздатність та відповідність фізіологічним умовам.
Тривимірні судини у формі ДНК
Одним із найбільш інноваційних рішень стало створення гвинтоподібних судинних структур, натхненних формою молекули ДНК. Це дозволяє відтворювати складну геометрію кровоносної системи і створювати функціональні мережі, що не обмежуються двовимірною площиною.
Такі судинні каркаси підтримують природний розподіл рідини, що вкрай важливо для вивчення динаміки захворювань і взаємодії клітин із середовищем. Тепер науковці можуть відтворити справжній просторовий контекст, у якому розвиваються людські тканини, наближаючи лабораторні моделі до реальних умов організму.
Альтернатива тваринним моделям у біомедицині
Розробники системи CHIPS відкрито діляться всіма кресленнями і кодом, сприяючи розширенню досліджень без використання тварин. Їхня мета — створити повноцінні моделі хвороб людини, зокрема гіпертонії та фіброзу, які дозволять вивчати механізми розвитку захворювань на клітинному рівні.
Цей підхід дозволяє скоротити використання лабораторних тварин і водночас отримати точніші результати, оскільки моделі будуються з реальних людських клітин. Таким чином, учені отримують унікальний інструмент для досліджень, що поєднує точність, етичність і відтворюваність.
Нагадаємо, раніше ми писали про нову еру кінематографа.
