Inżynierowie z UCSF tworzą „samoskładające” tkanki, wykorzystując technologię biodruku 4D

Bioinżynierowie z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco opracowali metodę biodruku 4D skomplikowanych przestrzennie struktur z wykorzystaniem programowalnego DNA, które umożliwia grupowanie się komórek. Praca naukowców może stanowić nieocenioną wartość dla przyszłych procesów wytwarzania funkcjonalnych tkanek syntetycznych.

Nasze tkanki podlegają skomplikowanym procesom nadającym im ostateczny wygląd makroskopowy w wyniku fałdowania, uwypuklania czy skręcania. Procesy te zachodzą od niemal samego początku naszego rozwoju, już na etapie embrionalnym. Odpowiedzialna jest za to tkanka łączna i jej składniki – zarówno komórkowe (w szczególności fibroblasty) jak i macierz zewnątrzkomórkowa, ze szczególnym uwzględnieniem włókien kolagenowych. To własnie interakcjom macierzy z fibroblastami zawdzięczamy określony kształt większości naszych tkanek i narządów: od mikrokosmków jelitowych po skórę.

Praca naukowców z UCFS pokazuje, jakie są możliwości wykorzystania naturalnie zachodzących procesów w sztucznym odtwarzaniu tkanek. Dzięki nowemu rodzajowi biodruku 4D udało im się uzyskać – do tej pory nieosiągalne – kształty takie, jak spirale, miseczkowate zagłębienia i uwypuklenia oraz zmarszczki, a nawet sześciany, które nie występują w naturze.

Metoda opiera się na nanoszeniu fibroblastów (bądź podobnych do nich komórek) pochodzących od człowieka lub zarodka mysiego na drukowany w 3D scaffold złożony ze składników budujących macierz zewnątrzkomórkową u żywych organizmów.

Fibroblasty wytwarzają połączenia z kolagenem, a kiedy zmieniają swoje położenie, pociągają włókna za sobą. Wykorzystanie odpowiednio zmodyfikowanych genetycznie fibroblastów i podłoża zawierającego włókna kolagenowe pozwala modyfikować rozkład naprężeń w wydrukowanej tkance zmieniając tym samym jej kształt.

Badanie to ukazuje szeroki zakres nowych możliwości w inżynierii tkanek, zarówno dotyczących budowy miękkich robotów, jak i odtwarzania całych narządów ludzkich. Jednak to nie koniec – w planach jest już kolejna praca, tym razem łącząca odkrycie naukowców z UCSF z innymi badaniami dotyczącymi biodruku 3D i  inżynierii tkankowej.

Źródło: publikacja źródłowa via www.3ders.org