С помощью 3D-биопечати были созданы живые структуры со встроенными химическими датчиками
Международная команда исследователей, возглавляемая профессором Майклом Кюлем из Копенгагенского университета, сообщила о прорыве в 3D-биопечати. Ей удалось внедрить чувствительные к кислороду наночастицы в гель, способный служить сырьем для создания сложных структур, напоминающих биопленки и ткани.
Получаемый материал содержит как живые клетки, так и встроенные химические сенсоры, сообщает eurekalert.org. Выводы проекта представлены в Advanced Functional Materials.
3D-печать активно используется для создания объектов из пластика, металла и другого неживого сырья. Процесс подходит и для получения живых клеток в биосовместимых гелях (биочернилах). Это направление активно развивается, но ему не хватает непрерывного слежения за метаболической активностью структур, отмечает Кюль.
«В основном такие измерения проводятся за счет взятия образцов, что разрушает систему. Мы разработали потенциальное решение проблемы», — сказал специалист.
Команда получила функционализированные биочернила, добавив в матрицу люминесцентные наночастицы, чувствительные к кислороду. При попадании голубого света они начинают светиться красным. Яркость обратно пропорциональна локальной концентрации кислорода. Распределение свечения по напечатанной структуре можно визуализировать с помощью системы камер. Она позволяет вести непрерывное, неинвазивное наблюдение за распространением кислорода и его динамикой. Это позволяет составить карту роста клеток в напечатанных конструкциях без взятия образцов.
«Что важно, добавление частиц не меняет механических свойств материала. То есть, мы избегаем стресса и смерти клеток во время печати, — объяснил Кюль. – Более того, наночастицы не будут подавлять или взаимодействовать с клетками. Мы решили эти проблемы, и наш метод показал хорошую биосовместимость. Он может использоваться как с микроводорослями, так и с чувствительными человеческими клетками».
Авторы показали, что чернила калибруются для слежения за фотосинтезом и дыханием водных растений, равно как и за поведением животных структур.
«Это – прорыв. Мы можем следить за кислородным метаболизмом и микросредой клеток непрерывно и без их повреждения, — сказал Кюль. – Система позволила нам наблюдать кислородные условия в 3D-бионапечатанных структурах, давая возможность быстро тестировать и оптимизировать состояние стволовых клеток».
