» » » Применение биопечати


Первым шагом биопечати является создание модели органа с использованием образцов биопсии, компьютерной томографии и МРТ. Затем смесь клеток и питательных веществ (также называемых биоиндикаторами) добавляется к эшафоту в поэтапном подходе для создания тканеподобных структур.

Биопринтер точно помещает клетки, белки, ДНК, частицы лекарственного средства, факторы роста и биологически активные частицы пространственно, чтобы формирование ткани протекало правильно. Биопечать применяется к нескольким областям исследований, включая тканевую инженерию и регенеративную медицину, трансплантацию и клинику, скрининг лекарств, высокопроизводительные анализы и исследования рака.

Тканевая инженерия и регенеративная медицина

Биопечать функциональных органов является сложной задачей, поскольку она требует связи с сосудистой сетью артерий, вен и капилляров, включение различных типов клеток для формирования сложной тканевой архитектуры, механической и структурной целостности.

Несмотря на эти ограничения, несколько тканей, которые являются тонкими или полыми, такие как кровеносные сосуды и хрящи, которые не требуют сосудистой системы, уже были успешно напечатаны. Для генерирования биотрансформационной ткани сердца были созданы тканевые сфероиды эндотелиальных клеток сосудов человека (HUVEC) и сердечных клеток.

Несмотря на большой прогресс в отношении биопечати суставных хрящевых тканей с использованием дифференцированных хондроцитов, создание хрящей с различными структурными, биомеханическими и биологическими свойствами все еще является проблемой.

Еще одна важная область в области тканевой инженерии – создание клапанов сердца, поскольку они не обладают способностью к регенерации и нуждаются в замене механическими или биологическими протезными аналогами. Исследования показали, что анатомически точные осесимметричные геометрии аортального клапана могут быть воссозданы.

Аналогичные исследования были проведены для печени, легких, поджелудочной железы, мозга и тканей кожи. В ряде случаев были созданы искусственные органоиды тканей, однако необходимы дальнейшие исследования для создания механически стабильной и сосудистой связи трехмерной структуры.

Фармацевтика

Открытие лекарств включает в себя тестирование большого количества молекул-кандидатов, которые требуют огромных вложений денег и человеческих ресурсов. 3D-модели тканей могут помочь в тестировании эффективности лекарств-кандидатов, поскольку они близко имитируют нативную ткань и могут быть созданы с высокой пропускной способностью путем изготовления в микрочипах.

Такие ткани можно контролировать по размерам и микроархитектуре, высокой пропускной способности, способности к культивированию. Например, для проверки метаболизма одного лекарственного средства, ученными использовалась напечатанная на биопринтере микроорганическая модель печени.

Исследования рака

Основным недостатком двумерных опухолевых моделей является то, что они не представляют собой физиологически значимую среду, поскольку им не хватает трехмерных взаимодействий с соседними клетками и субстратами. Таким образом, биопечать предлагает режим для понимания клеточного взаимодействия в трех измерениях, чтобы наблюдения за патогенезом и метастазами рака были клинически значимыми.