Биение сердца, напечатанного на 3D-принтере, можно будет услышать через 10 лет

Сердце – одна из заветных целей, к которой стремятся исследователи 3D-моделирования в области регенеративной медицины

Честолюбивый проект напечатанного на 3D-принтере сердца нацелен на создание натуральной замены органа для пациента. Ученый, возглавляющий исследование, уверен, что 3D-технология должна использовать биологическую самоорганизацию для того, чтобы проект удался, сообщается в Discovery News.

Идея напечатанного на 3D-принтере сердца была предложена Стюартом Уильямсом, исполнительным и научным директором Института сердечно-сосудистой инновации в Луисвилле, штат Кентукки. Суть проекта заключается в том, чтобы вырастить орган из жировых стволовых клеток пациента. Лаборатория ученого уже начала заниматься разработкой 3D-принтеров нового поколения. 3D-сердце будет иметь все необходимые составные части – сердечную мышцу, кровеносные сосуды, сердечные клапаны и ткани.

По словам Уильямса, сейчас существует возможность воссоздавать только отдельные части сердца, но лаборатория занимается созданием целостного органа. Для этого ученым потребуется создать действительно революционные принтеры.

Сердце – одна из заветных целей, к которой стремятся исследователи 3D-моделирования в области регенеративной медицины. Технология 3D-печати тканей человека, которая закрепляет живые клетки слой за слоем, уже позволила исследователям с помощью стволовых клеток, извлеченных из жира или костного мозга в качестве источника материала, создавать маленькие фрагменты органов – например, печень и почки.

Стюарт Уильямс и Институт сердечно-сосудистой инновации впервые начали использовать 3D-технологию для создания отдельных частей сердца. Этот поэтапный подход в конечном счете может позволить исследователям собрать воедино полнофункциональную модель сердца из его составных частей всего за неделю.

«Я однажды предложил своим коллегам: а почему бы нам не сделать сердце по принципу большого самолета? То есть разделить целое на несколько частей, определить оптимальный способ их разработки, а затем собрать все воедино».

Но создание полноразмерных органов – пока гораздо более сложный и деликатный процесс, чем строительство самых совершенных самолетов. Исследователям приходится работать над формированием тканей, которые включают в себя сложные сети мелких кровеносных сосудов, поддерживающих здоровье органов. Уильямс считает 3D-технологию идеальной для создания более мелких сосудов: ранее он со своими коллегами делал крупные кровеносные сосуды для пересадки в операциях без применения 3D-технологий.

3D-принтеры могут оказать биоинженерии большую услугу, позволяя работать с самыми крошечными масштабами. Сегодня лучшие принтеры могут печатать структуры только миллиметровых размеров, в то время как наименьшие кровеносные сосуды могут иметь ширину от нескольких микрон. А 1 миллиметр, как пояснил Уильямс, равен 1000 микрон.

3D-печать может приблизить исследователей к цели создания целостного сердца, но ученым следует полагаться и на природные самоорганизующиеся способности клеток связывать сосуды. Процесс создания всех сердечных «запчастей» может занять неделю, а складывание всей модели воедино – 24 часа.

Ученые могут работать с десятками или сотнями микрон, но последующий процесс будет зависеть от живой клетки, которой придется самой проходить весь биологический цикл развития для правильной самоорганизации.

Большинство исследователей не ожидают появления реальных целостных сердец, напечатанных на 3D-принтере, в ближайшие 10-15 лет, но Институт сердечно-сосудистой инновации продолжает двигаться вперед и надеется реализовать свой проект в течение десятилетия. Уильямс ожидает, что новая партия «биопринтеров» сможет развернуть свою деятельность уже в декабре.