Ученые из Университета Карнеги-Меллона совершили значимый прорыв в области биомедицинских технологий, создав первую функциональную модель ткани поджелудочной железы с использованием 3D-биопринтера. Эта модель полностью состоит из коллагена и разработана с помощью инновационной технологии FRESH, которая позволяет точно воспроизводить мягкие биологические структуры. Результаты работы были опубликованы в журнале Science Advances.
Созданная модель обладает способностью вырабатывать инсулин в ответ на глюкозу, что открывает новые горизонты для лечения диабета первого типа. При этом заболевании поджелудочная железа теряет способность вырабатывать инсулин из-за разрушения β-клеток, что приводит к критическому дефициту этого гормона. Исследователи полагают, что имплантация такого органоида может снизить зависимость пациентов от ежедневных инъекций инсулина.
Ткань содержит микроканалы, напоминающие кровеносные сосуды, с диаметром около 100 микрон. Коллаген, являющийся самым распространенным белком в человеческом организме, стал основой этой новаторской конструкции, что позволило избежать недостатков, связанных с использованием синтетических материалов, таких как силикон и пластик, которые традиционно применяются в устройствах «орган на чипе». Эти материалы не в состоянии точно воспроизвести естественную биологическую среду, что снижает эффективность моделей для исследований и терапии.
«Теперь у нас есть возможность создавать микрофлюидные системы в чашках Петри, полностью состоят из коллагена, клеток и других белков с беспрецедентной структурной точностью», — отметил профессор Адам Файнберг, который возглавляет данное исследование.
Новый метод 3D-печати, получивший название Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels, позволяет формировать мягкие материалы в специальной желатиновой среде, что помогает сохранить их форму. Ранее ученые также занимались разработкой полезных для диабетиков бактерий.