Машины для изготовления сахарной ваты могут начать применять для производства необходимых для человеческого тела органов. Исследователи смогли настроить эту машину для создания очень маленьких каналов, сравнимых по размеру с капиллярами, с помощью которых можно будет в перспективе производить полномасштабные искусственные органы.
С помощью нового метода учёные смогли создать искусственные капиллярные системы, сопоставимые по размерам с реальными капиллярами, которые доставляют кислород, питательные вещества к клеткам, а также выводят их отходы. По словам исследователей, этот способ гораздо лучше современных методов получения искусственных органов.
Учёный из Университета Вандербильта Леон Беллан говорит: «Теперь мы показали, что можем использовать эту простую технологию для получения воспринимаемой клетками микрофлюидной сети, которая имитируют трёхмерную систему капилляров в организме человека. Как правило, не очень сложно сделать двухмерные сети, но добавить третье измерение значительно сложнее; с помощью нового подхода мы можем сделать нашу систему трёхмерной, что и требовалось».
Две методики были использованы для создания капиллярных систем – одна восходящая, а другая нисходящая. В первом случае клетки культивировались в тонком слое гидрогеля на основе воды. Гидрогели широко используются в инженерии биотканей, потому что по своим свойствам они похожи на клетки в организме.
Поскольку создание сети таким путём занимает много времени, исследователи выбрали нисходящий процесс. Этот метод, похожий на прядение сахарной ваты, позволил Беллану создавать сложные сети микроканалов.
«При описании полученных методом электроформования волокон их сравнивают с сахарной ватой, — рассказывает Беллан. — Поэтому я решил попробовать использовать машину для сахарной ваты. Оказалось, что она формирует нити толщиной в одну десятую диаметра человеческого волоса – примерно, как размеры капилляров – поэтому её можно использовать для изготовления канальных структур из других материалов».
Исследователи использовали в качестве материала полимер под названием Poly (N-изопропилакриламид) или PNIPAM в устройстве, которое напоминает машину для производства сахарной ваты.
Они поместили в раствор геля с водой человеческие клетки. После инкубации при температуре 37 градусов по Цельсию учёные вводили клетки, которые содержат кислород и другие важные химические вещества, в сложную сеть микроканалов, сформированных после охлаждения смеси.
После семи дней 90 процентов клеток в микроканалах оставались живыми и функциональными. В конечном счёте, эта работа поможет другим специалистам создать сосудистую систему с более низкими затратами, которая будет поддерживать функционирование органов тела.