3D-биопечать продолжает развиваться как перспективный инструмент в области персонализированной медицины. С учётом этого исследователи из Университета Макмастера в Онтарио разработали новые биочернила, имитирующие механические и структурные свойства лёгочной ткани. Другими словами, эти биочернила позволяют печатать ткани, способные сокращаться и «дышать», подобно лёгким человека. На данном этапе основным приоритетом является содействие медицинским исследованиям и разработке методов лечения. Однако в долгосрочной перспективе учёные рассматривают возможность клинического применения, включая восстановление лёгких путём трансплантации или имплантации пациентам с ХОБЛ или фиброзом.

В отличие от других биочернил , требующих низких температур для печати и часто теряющих форму после печати, этот новый материал сохраняет сложную структуру, оставаясь стабильным при температуре тела. Этот проект, получивший финансовую поддержку Университета Макмастера в 2024 году, привёл к созданию стартапа Tessella Biosciences, который уже нашёл первых клиентов и получает положительные отзывы.

Зачем разрабатывать биочернила для легочной ткани?

Этот проект родился в ответ на серьёзное ограничение в исследованиях респираторных заболеваний. Джереми Хирота, доцент кафедры медицины Университета Макмастера и соучредитель стартапа, пытался воссоздать реалистичную клеточную среду, особенно для изучения таких заболеваний, как ХОБЛ и лёгочный фиброз. «Лёгкие дышат. Они открываются и закрываются при каждом нашем вдохе, — говорит Хирота, — но 95–99 процентов исследований, которые мы проводим в лаборатории, проводятся на твёрдых пластиковых ёмкостях, будь то чашка Петри или планшет для культивирования тканей. Не нужно быть учёным, чтобы понять, что этот твёрдый пластик — не то же самое, что ваши лёгкие».

Чтобы преодолеть это ограничение, Хирота объединился с Хосе Мораном-Мирабалем, профессором кафедры химии и химической биологии, и Дэвидом Гонсалесом Мартинесом, докторантом. Результатом этого междисциплинарного сотрудничества стали биочернила, специально разработанные для воспроизведения эластичности и растяжимости лёгочной ткани благодаря адаптированному составу и реологии. Исследователи описывают эти биочернила как решение «plug-and-play», совместимое с существующими 3D-биопринтерами . Оно позволяет создавать сложные трёхмерные структуры менее чем за час с высоким разрешением. Хотя уже сейчас этот метод демонстрирует многообещающие возможности для моделирования лёгких и тестирования токсичности или реакции на лекарственные препараты, команда также рассматривает возможности его будущего клинического применения. К ним относятся изготовление кожных трансплантатов для пациентов с тяжёлыми ожогами и функциональных фрагментов лёгочной ткани для процедур восстановления или трансплантации. В долгосрочной перспективе исследователи рассматривают возможность биологической печати целых органов, что является одной из основных задач в области 3D-биопечати. ​​Однако они признают, что эта цель по-прежнему сталкивается со значительными проблемами как научного, так и нормативного характера.

ФОТО: Слева направо: Дэвид Гонсалес Мартинес и Хосе Моран-Мирабаль работают с биочернилами для создания легочной ткани (Фото: Джорджия Киркос, Университет Макмастера)

Источник