Ученые построили машину из Lego, которая может выращивать человеческую кожу
Получение образцов тканей человека для биологических исследований не всегда просто. Хотя с этической точки зрения их получают путем донорства органов или из ткани, удаленной во время хирургических процедур, ученым становится все труднее достать их.
И дело не только в том, что количество образцов тканей человека ограничено. Также существует ограниченная доступность образцов ткани определенного размера и типа, необходимых для многих проектов, выполняемых в любой момент времени.
Ученые попытались решить эту проблему, создав собственный недорогой и легко доступный принтер, способный создавать образцы тканей человека с использованием одной из самых популярных игрушек в мире.
Появление 3D-биопечати обеспечило потенциальное решение проблемы получения образцов тканей. Эта технология предполагает загрузку в картридж «биочернил», содержащих живые клетки. Тот, в свою очередь, затем загружается в биопринтер. После программирования биопринтер печатает наполненные клетками биочернила для формирования трехмерных структур, которые стремятся воспроизвести сложное образование биологической ткани.
В отличие от двумерных клеточных культур, выращенных на планшетах, на которые большинство из нас по-прежнему полагаются в значительной части наших исследований, биопринтеры позволяют ученым выращивать клетки в трех измерениях. И это лучше воспроизводит сложную архитектуру биологии человека. Другими словами, технология биопечати позволяет исследователям создавать более сопоставимые модели для изучения здоровых и больных тканей.
Проблема в том, что эти машины стоят невероятно дорого и немногие исследовательские группы могут себе их позволить.
«Именно поэтому мы задались вопросом, можем ли мы построить собственный недорогой 3D-биопринтер. Ответ был «да», и мы решили сделать это с помощью Lego», - пишут ученые.
Любой, кто когда-либо возился с ним, знает, что Lego не только чрезвычайно дешев и универсален, но и изготовлен с очень высокой точностью из стандартизированных деталей, доступных во всем мире.
«Мы также знали, что Lego уже использовался для создания традиционных 3D-принтеров. Но что оставалось неясным, так это то, сможем ли мы взять базовую идею 3D-принтера Lego, который печатает твердые 3D-структуры из пластика, и разработать принтер, который сможет печатать мягкий биологический материал», - пояснили они.
Выходные данные должны быть точными, надежными и стабильными, чтобы их можно было использовать в нашей лаборатории.
Нам пришлось работать над нашим доступным высокопроизводительным биопринтером в углу нашей лаборатории в Кардиффе, используя стандартные кубики Lego, их механический суббренд Lego Mindstorms и лабораторный насос, который обычно используется в исследовательских лабораториях. Многопрофильная команда инженеров и биологов работала вместе над проектированием, проектированием, созданием и программированием нашего биопринтера.
Биопринтер пока еще находится в зачаточном состоянии и достигает необходимого уровня точности для производства деликатного биологического материала. Способ, которым это делается, удивительно прост.
Насадка выбрасывает гелеобразное вещество, полное клеток, на чашку. В основе устройства лежит мини-компьютер Lego Mindstorms. Это устройство перемещает чашку вперед и назад и из стороны в сторону, механически перемещая сопло вверх и вниз, когда оно выдавливает гель, полный клеток.
Эти программируемые движения создают слои клеток, слой за слоем воспроизводя трехмерную структуру тканей человека.
Пока биопринтер используется для создания слоев клеток кожи. Его также можно модифицировать, используя различные типы сопел для печати различных типов клеток, создавая различные сложности в образцах тканей.
Ученые отмечают, что это захватывающая возможность сымитировать здоровую и больную кожу, посмотреть на существующие методы лечения и разработать новые методы лечения различных кожных заболеваний.
Этот биопринтер может не только предоставить точную репрезентативную модель кожи человека, но и использоваться для добавления больных клеток к здоровым моделям. Это позволит изучить, как развиваются кожные заболевания и как взаимодействуют здоровые и больные клетки. Это также позволило бы увидеть, как прогрессируют кожные заболевания и как можно разработать потенциальные методы лечения.
«Мы предоставили подробную информацию о том, как мы построили наш 3D-биопринтер Lego, дав четкие инструкции о том, как воссоздать это устройство в любой лаборатории в любой точке мира. В то время, когда финансирование исследований настолько ограничено, мы предлагаем открытую, доступную и недорогую альтернативу жизненно важному оборудованию, которое выходит за рамки бюджета большинства исследователей. Проще говоря, мы хотим, чтобы наш биопринтер Lego позволил исследователям проводить новаторские исследования, потому что это в конечном итоге приведет к лучшему пониманию биологии и дальнейшему улучшению здоровья человека», - подытожили разработчики.
