Текст уведомления здесь

Хрен пригодится в биопринтинге

Ученые из Университета Осаки разработали новый метод выращивания живых тканей (биопринтинга), позволяющий использовать различные исходные материалы для формирования нужных свойств ткани и добиваться при этом высокой выживаемости клеток.
Добавить в закладки
Комментарии

Создание трехмерных тканей и органов, или биопринтинг, — бурно развивающееся и перспективное направление биотехнологии. В основе метода лежит смешивание биочернил, которое обеспечивает формирование геля — хорошо структурированного каркаса, пустоты в котором заполнены водой (гидрогель), и наполнение этого геля живыми клетками, которые, развиваясь, образуют нужные ткани. Наибольший контроль за процессом создания «биопринта» дает использование капель биочернил малого размера — от 10 до 100 микрон в диаметре.

Проблема применения биопринтинга в том, что биочернила должны иметь в момент распыления низкую вязкость, иначе их не удастся смешать эффективно, а после формирования геля вязкость должна повыситься для того, чтобы полученная форма не расплылась. Вязкость в геле появляется, когда рождается каркас: между молекулами вещества-гелеобразователя возникают перекрестные связи.

Широко используемый в биопринтинге альгинат натрия, который в растворе с ионами Ca²⁺ и Fe³⁺ образует такие связи, накладывает ограничения на механические, физические, химические и биологические свойства создаваемого биопринта. По этой причине ученые решили обойтись без альгината натрия и ионов, а из всего многообразия возможных биочернил выбрали пероксидазу хрена, фермент, удобный в использовании из-за своего малого молекулярного веса, а также вступающий в реакцию со многими белками, полисахаридами и синтетическими полимерами за счет фенолгидроксильной группы. Это его свойство снимает ограничения на создание разнообразных биопринтов.

Ученые применили ранее не дававший желаемых результатов метод «капля по капле» (drop-on-drop), суть которого заключается в том, что на стеклянную поверхность последовательно наносятся капли биочернил из двух разных распыляющих головок: из одной — полимер (например, желатин), формирующий впоследствии каркас геля, пероксидаза хрена и живые клетки, а из другой — перекись водорода. В эксперименте биопринтер был оснащен распыляющей головкой высокой точности диаметром 60 микрон.

Проблема вязкости была решена, поскольку исходные вещества были достаточно текучими, а надежные перекрестные связи быстро формировались в полимере (желатине) за счет фенолгидроксильной группы пероксидазы хрена, заряженной электронами перекиси водорода. В результате ученым удалось «напечатать» фигуры в форме призм и пирамид размером несколько миллиметров.

Перекись водорода — сильный окислитель и токсична для живых клеток. Но она нужна в процессе образования геля как донор электронов в химической реакции. Обычно перекись водорода входит в раствор, куда капают биочернила, что снижает выживаемость клеток. В данном эксперименте исследователи не помещали живые клетки в раствор, а подавали перекись водорода точечно, по одной капле, а кроме того, ее концентрацию сокращали до тех пор, пока построенные фигуры сохраняли форму, то есть перекиси хватало для образования перекрестных связей. Ученые выяснили, что концентрация перекиси водорода может быть снижена в десять раз без ущерба для результата, что повышает выживаемость клеток до 95% и соответствует такому же показателю при выращивании клеток в культуре обычными, не биопринтовыми методами.

Таким образом, ученые показали эффективность нового метода биопринтинга с использованием для гелеобразования пероксидазы хрена. Благодаря возможности использования широкого спектра полимеров в качестве биочернил, новый метод дает возможность создавать сложные ткани.

Исследование опубликовано в журнале Macromolecular Rapid Communications.

Также недавно ученые создали технологию, позволяющую массово печатать клетки печени.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы