Н абавянето на проби от човешка тъкан за биологични изследвания не винаги е лесно. Въпреки че те са етично получени чрез донорство на органи или от тъкан, която е отстранена по време на хирургична процедура, учените се сдобиват с тях все по-трудно.
Причината не е само в ограниченото количество проби от човешки тъкани. Има и ограничена наличност на специфичен размер и тип тъканни проби, необходими за многото проучвания, които се извършват всеки ден.
Ето защо учените са решили да се заемат с проблема, като изградят свой, 3D-биопринтер, способен да създава проби от човешка тъкан, използвайки една от най-популярните играчки в света.
Появата на 3D-биопринтерите предостави потенциално решение на трудността при намирането на тъканни проби. Тази технология включва зареждане на "биомастило", което съдържа живи клетки, в касетата, а тя се зарежда в биопринтера. Веднъж програмиран, биопринтерът отпечатва натовареното с клетки биомастило, за да формира 3D структури, които имат за цел да възпроизведат сложното образуване на биологична тъкан.
Scientists Built a Machine From Lego That Can Grow Human Skin https://t.co/NHoLt2sjUE
— ScienceAlert (@ScienceAlert) April 27, 2023
За разлика от двуизмерните клетъчни култури, отглеждани върху плочи, на които повечето от нас все още разчитат за голяма част от изследванията си, биопринтерите позволяват на учените да отглеждат клетки в три измерения. И това по-добре възпроизвежда сложната структура на човешката биология. С други думи, технологията за биопринтиране позволява на изследователите да правят по-близки модели за изследване на здрава и болна тъкан.
Проблемът е, че тези машини се предлагат на изключително висока цена от няколко десетки, дори стотици хиляди паунда. Малко изследователски екипи, могат да увеличат бюджетите си, за да покрият този вид разходи, без значение колко новаторска и обещава е технологията.
Това кара учените да се запитат дали не могат да си създадат собствен 3D биопринтер. И отговорът за един такъв екип е бил „да“, освен това решили да го направят с помощта на Lego.Всеки, който някога се е занимавал с конструкторите, знае, че Lego е изключително евтино, гъвкаво и произведено с много висока прецизност, със стандартизирани части, достъпни в целия свят.
Освен това Lego вече е било използвано за създаване на традиционни 3D принтери. Но това, което не било сигурно, било дали ще е възможно да се вземе основната идея за 3D принтер Lego - който отпечатва твърди 3D структури от пластмаса - и да проектират такъв, който може да отпечатва мек биологичен материал.
Chanel Has Developed 3D Bioprinted Skin to Improve its Skincare Projects https://t.co/wNDG8sZlYh | 3D Natives @3Dnatives #3DPrinting #Chanel #3DBioprintedSkin #Skincare #Projects #3Dnatives pic.twitter.com/XzC2Rl6pHN
— Bradley Jon Eaglefeather (@bjeaglefeather) February 27, 2023
Резултатът трябва да бъде прецизен, надежден и стабилен, за да бъде полезен в лабораторията.
За работата върху техния биопринтер учените трябвало да работят с високи спецификации в ъгъла на лабораторията си в Кардиф, използвайки стандартни плочки Lego, Lego Mindstorms и лабораторна помпа - устройство, което обикновено се среща в изследователските лаборатории. Мултидисциплинарен екип от инженери и биолози работили заедно, за да проектират, конструират и програмират техния биопринтер.
Все още в начален етап, биопринтерът, чиято стойност се равнява на £500 (US$624), постигайки необходимото ниво на прецизност за производство на деликатен биологичен материал. Начинът, по който се случва това, е изключително прост.
Дюза изхвърля гелообразно вещество, което е пълно с клетки, върху чиния. В основата на устройството е мини компютър Lego Mindstorms. Това устройство движи съда назад и напред и настрани и дюзата нагоре и надолу механично, докато избутва гела, пълен с клетки.
Тези програмируеми движения изграждат слоеве от клетки, за да възпроизведат 3D структурата на човешката тъкан, слой по слой.
Техният биопринтер сега се използва за създаване на слоеве от кожни клетки, като се работи за модел на кожа в пълен мащаб. Може също така да се модифицира чрез използване на различни типове дюзи за отпечатване на различни типове клетки, вграждайки различни сложности в тъканните проби.
Astronauts test 3D bioprinted skin bandages in space - https://t.co/9xmizZXpGT - #3dprinting #space pic.twitter.com/aSWgpgzqqN
— 3D Printing Industry (@3dprintindustry) January 17, 2022
Това е вълнуваща възможност да се имитира както здрава, така и болна кожа, да се разгледа влиянието на съществуващите лечения и да се проектират нови терапии за лечение на различните кожни заболявания.
Техният биопринтер може не само да предостави точен, представителен модел на човешка кожа, но и да се използва за добавяне на болни клетки към здравите модели, които произвеждаме. Това би позволило да се проучи как се развиват кожните заболявания, как взаимодействат здравите и болните клетки, как протичат кожните заболявания и как могат да бъдат разработени нови потенциални лечения.
Екипът иска техният биопринтер Lego да позволи на изследователите да провеждат новаторски изследвания, защото това в крайна сметка ще доведе до по-добро разбиране на биологията и до подобряване на човешкото здраве.
