Созданы сосуды для искусственных сердец

Новый метод создания искусственных сосудистых сетей для формирования функциональных человеческих тканей был разработан учеными Гарвардского университета и Школы инженерии и прикладных наук Джона А. Полсона (SEAS). Этот метод, описанный в журнале Advanced Materials, представляет собой значительный шаг в области тканевой инженерии.

Идея создания трехмерно напечатанных сосудистых сетей с многослойной структурой, аналогичной естественным кровеносным сосудам, открывает новые перспективы для медицины и науки. Комбинация гладкомышечных и эндотелиальных клеток, образующих оболочку вокруг полого ядра, позволяет сосудам выполнять свои функции более эффективно.

Этот подход не только открывает новые возможности для создания тканей и органов в лабораторных условиях, но также может иметь потенциал в разработке инновационных методов лечения различных заболеваний, связанных с сосудистой системой человека.

Современные методы биопечати открывают новые возможности для создания сложных структур, вдохновленных природными системами. Один из таких методов, названный коаксиальным SWIFT (co-SWIFT), имитирует многослойную архитектуру кровеносных сосудов. Его уникальность заключается в использовании двух типов чернил: коллагеновых для оболочки и желатиновых для ядра, что позволяет создавать сложные сосудистые сети.

Команда исследователей успешно напечатала сосудистые структуры, используя матрицу uPOROS, созданную из пористого коллагенового материала. Эта матрица имитирует плотную волокнистую структуру мышечной ткани, что способствует более эффективной интеграции с созданными сосудами. После печати сосудистых сетей матрицу обрабатывали нагреванием, что способствовало сшивке коллагена и чернил оболочки, а также созданию открытой сосудистой сети.

Этот подход открывает новые перспективы для создания биологически совместимых тканей и органов, а также исследования в области регенеративной медицины и тканевой инженерии.

В процессе создания биомиметических сосудов в живой сердечной ткани ученые использовали гладкомышечные клетки для оболочки сосудов и эндотелиальные клетки для внутренней поверхности. После перфузии эндотелиальных клеток внутрь оболочек в течение семи дней сосуды продемонстрировали снижение проницаемости и здоровое функционирование клеток.

Интересно, что живая сердечная ткань, в которой была распечатана система сосудов, создавалась из сотен тысяч строительных блоков органов сердца (OBB) - мельчайших сфер, сформированных бьющимися клетками человеческого сердца. Эти блоки были спрессованы в плотную клеточную матрицу. После пяти дней перфузии сердечные начали биться OBB синхронно, что свидетельствовало о здоровой и функциональной сердечной ткани.

Эксперимент с созданием биомиметических сосудов и живой сердечной ткани показал, что инженерные методы могут быть успешно применены для воссоздания сложных структур в организмах. Возможно, такие технологии в будущем помогут в лечении сердечных заболеваний и создании более эффективных методов регенерации тканей.

В свете последних научных открытий стало ясно, что создание самоорганизующихся сетей капилляров и их интеграция с сетями кровеносных сосудов, напечатанными на 3D-принтере, открывает новые перспективы в области тканевой инженерии. Ученые планируют использовать эту технологию для более точного воссоздания структуры кровеносных сосудов человека в микромасштабе, что может значительно улучшить функциональность выращенных в лаборатории тканей.

Идея создания таких инновационных сетей сосудов основана на стремлении к более эффективному моделированию биологических систем в искусственной среде. Это позволит ученым более глубоко изучить процессы, происходящие внутри тканей, и разработать новые методы лечения различных заболеваний.

В долгосрочной перспективе успешная реализация этой концепции может привести к созданию более точных моделей органов и тканей для медицинских исследований, а также к разработке инновационных методов лечения, основанных на использовании тканевой инженерии.