Ученые изобрели "Биологическое лего"

Исследователи из Отдела медицинских наук и технологий MIT-Гарвард придумали новый способ решения этой проблемы, путем инкапсуляции живых клеток в кубиках и расположения их в виде 3-D структур, аналогично тому, как ребенок будет строить здания из блоков.

Новая методика, получившая название "micromasonry" работает с гелеобразным материалом, который, при затвердении, функционирует в качестве конкретной ячейки. Али Каддемсини, доцент HST, а также бывший сотрудник HST Хавин Хавьер описывает работу в статье, опубликованной онлайн в журнале Advanced Materials.

Крошечные ячейки кирпичиков открывают возможность для создания искусственной ткани или других видов медицинского оборудования, говорит Дженнифер Эллисиф, доцент кафедры биомедицинской техники при Университете Джонса Хопкинса, которая не принимала участия в исследовании. "Они очень элегантны и гибки" говорит она. "Это чрезвычайно творческий подход".

Контролируемые структуры

Для получения одиночных клеток для тканевой инженерии, исследователи в первую очередь используют ферменты, которые переваривают внеклеточный материал, что, как правило, скрепляет клетки вместе. Однако после того, как клетки освобождаются, чрезвычайно трудно собрать их в структуры, которые имитируют природные микроархитектуры ткани.

Некоторые ученые успешно строили простые ткани, такие как кожа, хрящ или мочевой пузырь на основе биологической пены. "Это работает, но часто подобная микроархитектура неконтролируема", говорит Каддемсини, который также является доцентом в Бригама и Женской Больнице. "Вы не получите тканей с той же сложностью как и у нормальных тканей."

HST исследователи построили свои "Биологическое лего" путем инкапсуляции клеток в полимерных оболочках полиэтиленгликоля (PEG), который имеет множество медицинских применений. Их версия полимера находится в жидком состоянии, который становится гелем при освещении, так что когда клетки в PEG-покрытии подвергаются воздействию света, полимер твердеет и заключает клетки в кубики со стороной длиной от 100 до 500 миллионных долей метра.

После того как клетки находятся в кубической форме, они могут быть расположены в конкретные формы с помощью шаблонов из PDMS, на базе полимера кремния, используемого во многих медицинских приборах.

После того, как кубы расположатся правильно, они освещаются еще раз, и жидкость  затвердевает. Когда шаблон будет удален, кубы смогут принять новую структуру.

Гомес Фернандес и Каддемсини использовали этот метод для создания труб, которые могут функционировать как капилляры, потенциально помогая преодолеть одну из самых стойких проблем инженерных органов - отсутствие немедленной поставки крови. "Если вы создадите орган, но не можете предоставить ему питательные вещества - он умрет", говорит Гомес Фернандес, в настоящее время сотрудник Гарвардского университета. Они надеются, что их работа может привести к новому способу выращивания искусственной печени или сердечной ткани.