«Сердце на чипе»: биопечатная модель сердечной ткани из Канады
Канадские исследователи напечатали кольцо сердечной ткани, воспроизводящее механическую и электрическую активность сердца. Модель поможет изучать болезни и подбирать лечение.
Биомеханика и физиология сердца сложны для изучения: орган жизненно важен, и наблюдать за активностью его клеток напрямую трудно. Группа учёных из центра Азриэли при университетском госпитальном центре Сент-Жюстин (CHU Sainte-Justine) в Канаде предложила обходной путь — «сердце на чипе», изготовленное методом 3D-биопечати. Система имитирует механическую и электрическую работу человеческого сердца и должна упростить исследование сердечных заболеваний и разработку терапии под конкретного пациента.
Место биопечати в медицине
Биопечать, то есть печать живыми клетками, активно развивается уже несколько лет. Одна из её долгосрочных целей — жизнеспособные органы, которые позволили бы сократить очереди на пересадку почек, печени или сердца и сделать трансплантацию более быстрой и, в теории, менее рискованной. До этого ещё далеко, поэтому сегодня технология применяется главным образом в исследованиях, где она даёт альтернативные способы глубже изучить то или иное заболевание.
Кольцо из сердечной ткани и состав биочернил
Исследователи напечатали сердечную ткань в форме кольца, повторяющего физиологию и механику органа. Такой «чип» проще изготовить и проще анализировать. Для него разработаны биочернила на основе фотосшиваемых натуральных полимеров — метакрилоила желатина (GelMA) и метакрилата альгината (AlgMA) — с добавлением электропроводящего наноматериала, восстановленного оксида графена (rGO). Полученный состав легче поддаётся печати и обладает улучшенными механическими свойствами при растяжении и сжатии.
Руководитель работы Хоуман Соваджи отметил, что 3D-печать позволила выпускать типовые «сердца на чипе» быстрее и точнее, а напечатанные устройства работают заметно лучше изготовленных вручную.
Дальнейшие шаги
Авторы рассчитывают использовать стволовые клетки самого пациента, чтобы строить модели сердечно-сосудистых заболеваний и проверять методы лечения прямо на чипе. Это открывает путь к более эффективным персонализированным лекарствам. По словам ещё одного участника исследования, Али Мусави, следующим этапом станет сравнение здоровых и больных клеток сердца для создания объёмных моделей патологий, а также безопасное и точное тестирование новых терапевтических молекул на клетках.