Учени от Харвардския университет и Училището по инженерство и приложни науки „Джон А. Полсън“ (SEAS) са разработили нов метод за създаване на изкуствени съдови мрежи за формиране на функционална човешка тъкан. Резултатите от изследването са публикувани в списанието Advanced Materials.

Изследователите са разработили метод за 3D принтиране, който може да създаде съдови мрежи с многослойна структура, наподобяваща естествените човешки кръвоносни съдове. Тези мрежи се състоят от обвивка, направена от гладки мускули и ендотелни клетки, обграждащи ядро, през което може да тече течност.

Методът, наречен коаксиален SWIFT (co-SWIFT), възпроизвежда многослойната архитектура, открита в естествените кръвоносни съдове. Основната му характеристика е използването на два различни вида мастило: колагеново мастило за черупката и желатиново мастило за ядрото. Това мастило позволява създаването на сложни, разклонени мрежи от кръвоносни съдове, които могат да бъдат вградени в тъканта на човешкото сърце.

Екипът отпечата съдовите мрежи в новосъздадена матрица uPOROS, направена от порест материал на базата на колаген, който възпроизвежда плътната фиброзна структура на живата мускулна тъкан.

След отпечатване матрицата се нагрява, което кара колагена и мастилото да се съединят и желатина да се стопи, създавайки мрежа от въпросните съдове.

След това учените повториха процеса на отпечатване, използвайки гладкомускулни клетки за обвивката на съдовете и ендотелни клетки за вътрешната повърхност, за да създадат биомиметични съдове в жива сърдечна тъкан. След перфузия на ендотелни клетки в мембраните, продължаваща седем дни, съдовете показват намалена пропускливост и здрава клетъчна функция.

Живата сърдечна тъкан, в която е отпечатана съдовата система, е направена от стотици хиляди градивни блокове на сърдечни органи (OBBs) - малки сфери, образувани от биещите клетки на човешкото сърце. Тези блокове бяха компресирани в плътна клетъчна матрица. След пет дни перфузия, строителните блокове на съречните органи започнаха да бият синхронно, което показва здрава и функционална сърдечна тъкан.

В бъдеща работа учените планират да създадат самоорганизиращи се капилярни мрежи и да ги интегрират с 3D отпечатани мрежи от кръвоносни съдове. Според изследователите това ще даде възможност за по-пълно възпроизвеждане на структурата на човешките кръвоносни съдове в микромащаб и подобряване на функциите на тъканите, отглеждани в лабораторията.