חוקרים מדפיסים תלת מימד כלי דם לתוך רקמות עבור איברים מלאכותיים

במה שעשוי להיות פריצת דרך קריטית ליצירת איברים מלאכותיים, חוקרים מאוניברסיטת הרווארד אומרים שהם יצרו רקמה המשולבת בכלי דם.

שימוש במדפסת תלת מימד עם ארבעה ראשים שנבנתה בהתאמה אישית ובדיו "נעלמת", מדען חומריםג'ניפר לואיסוהצוות שלה יצר כתם רקמה המכילה תאי עור וחומר מבני ביולוגי השזורים במבנים דמויי כלי דם.דווח על ידי הצוות בחומרים מתקדמים, הרקמה היא הראשונה שנעשתה באמצעות הדפסת תלת מימד הכוללת כלי דם בעלי פוטנציאל תפקוד משובץ בין סוגי תאים מרובים עם דפוס.

בשנים האחרונות עשו החוקרים התקדמות מרשימה בבניית רקמות ומבנים דמויי איברים במעבדה. רקמות מלאכותיות דקות, כגון קנה הנשימה שגדל מתאי המטופל עצמו, כבר נמצאות בשימוש לטיפול בחולים (ראה "ייצור איברים"). בדוגמאות ראשוניות אחרות, מדענים הראו שתנאי תרבות ספציפיים יכולים לדחוף תאי גזע לגדול למבנים מאורגנים בעצמם הדומים למוח מתפתח, קצת כבד או חלק מהעין (ראה "חוקרים מגדלים רקמות מוח אנושיות תלת מימדיות""כבד ראשוני גדל מתאי גזע" ו"גידול גלגלי עיניים"). אבל לא משנה שיטת הבנייה, כל הפרויקטים הרגנרטיביים נתקלו באותו קיר כאשר מנסים לבנות רקמות עבות ומורכבות יותר: חוסר בכלי דם.

הקבוצה של לואיס פתרה את הבעיה על ידי יצירת מבנים חלולים דמויי צינור בתוך רשת של תאים מודפסים באמצעות "דיו" שמתנזל תוך כדי התקררות. הרקמה נבנית על ידי מדפסת התלת מימד בשכבות. דיו על בסיס ג'לטין פועל כמטריקס חוץ-תאי - התערובת המבנית של חלבונים ומולקולות ביולוגיות אחרות המקיפות את התאים בגוף. שני צבעי דיו אחרים הכילו את חומר הג'לטין ותאי עור של עכבר או אדם. כל הדיו הללו צמיגיים מספיק כדי לשמור על המבנה שלהם לאחר הנחתם על ידי המדפסת.

דיו שלישי עם התנהגות מנוגדת לאינטואיציה עזר לצוות ליצור את הצינורות החלולים. לדיו זה יש עקביות דמוית ג'ל-O בטמפרטורת החדר, אך כשהוא מתקרר הוא מתנזל. הצוות הדפיס רצועות של דיו זה בין השאר. לאחר צינון חלקת הרקמה המודפסת, החוקרים הפעילו ואקום קל כדי להסיר את הדיו המיוחד, תוך השארת תעלות ריקות בתוך המבנה. לאחר מכן ניתן להחדיר לתעלות תאים שבדרך כלל מצפים את כלי הדם בגוף.

בניית רקמות או איברים חלופיים למטופלים היא מטרה רחוקה, אבל אחת שהצוות כבר שוקל. "אנחנו חושבים שזה צעד מאוד בסיסי, ואנחנו חושבים שזה יהיה חיוני לקראת הדפסת איברים או התחדשות", אומר לואיס, חבר במכון ויס להנדסה בהשראה ביולוגית באוניברסיטת הרווארד.