Создание с нуля искусственных кровеносных сосудов, которые могли бы доставлять питательные вещества, удалять опасные отходы и обеспечивать тем самым жизнь тканей и органов, как это происходит в живом организме, по-прежнему остается для ученых очень сложной задачей. Однако, используя технологию трехмерного (3D) биопринтинга, исследователям из Женской больницы Бригема (Brigham and Women's Hospital, BWH) удалось достичь в этой области определенного прогресса.

«Инженеры добились невероятных успехов в создании сложных искусственных тканей, таких как ткани сердца, печени и легких», – говорит руководитель исследования инженер-биомедик Али Хадемхоссейни (Ali Khademhosseini), PhD, директор Научно-исследовательского центра инновационных биоматериалов (Biomaterials Innovation Research Center) BWH. «Однако создание искусственных кровеносных сосудов остается важнейшей проблемой тканевой инженерии. Мы попытались решить ее, предложив уникальную стратегию васкуляризации гидрогелевых конструкций, сочетающую в себе достижения в технологии 3D-биопринтинга и в разработке биоматериалов».

Сначала, чтобы создать матрицу из волокон агарозы (природного полисахарида), которая должна была служить в качестве шаблона для будущих кровеносных сосудов, исследователи использовали 3D-биопринтер. Напечатав шаблон на принтере, они покрыли его веществом-предшественником гидрогеля. Затем это вещество подверглось поперечному фотосшиванию, а находившийся внутри него шаблон был удален.

Используя конструкции из гидрогелей, разработанные на основе последних достижений в области 3D-биопринтинга и
биоматериалов, ученые Женской больницы Бригема создали разветвленные сети искусственных кровеносных сосудов.
(Фото: Bertassoni et al., Lab On A Chip)

«Наш подход включает в себя печать агарозных волокон, которые становятся каналами кровеносных сосудов. Но его уникальность заключается в том, что эти напечатанные нами волоконные шаблоны достаточно прочны для того, чтобы их можно было физически удались и получить каналы», – комментирует доктор Хадемхоссейни. «Это избавляет от необходимости растворять слои шаблонов, что может быть не очень хорошо для клеток, находящихся в окружающем их геле».

Доктору Хадемхоссейни и его коллегам удалось получить сети из микроканалов, демонстрирующие различные структурные характеристики, а также успешно встроить эти функциональные и проходимые для крови микроканалы в широкий спектр обычно используемых гидрогелей, например, на основе метакрилированного желатина или полиэтиленгликоля в различных концентрациях.

В частности, чтобы показать, как вновь разработанные сосудистые сети повышают жизнеспособность клеток и улучшают их дифференциацию, был использован загруженный клетками метакрилированный желатин. Кроме того, в полученных каналах было успешно достигнуто образование эндотелиального монослоя.

«В будущем технология 3D-печати может быть использована для разработки тканей для трансплантации, адаптированных к индивидуальным потребностям пациента, или тканей, используемых вне организма, для создания безопасных и эффективных лекарственных препаратов», – заключает Хадемхоссейни.

Оригинальная статья:

Hydrogel bioprinted microchannel networks for vascularization of tissue engineering constructs