Дослідники створили біочорнила для 3D-друку, які використовують уповільнене вивільнення гормону для стимулювання зростання штучної м’язової тканини.
Дослідники з Інституту біомедичних інновацій Терасакі розробили біочорнила, що дозволяють поліпшити конструкції штучних скелетних м’язів, надрукованих на 3D-принтері. Технологія відкриває напрямок для нових методів лікування для людей з м’язовими ушкодженнями через травми, хвороби або хірургічного втручання.
При природному розвитку скелетних м’язів в процесі міогенезу клітини-попередники (міобласти), зливаються разом, утворюючи м’язові трубки, з яких формуються м’язові волокна. При штучному конструюванні м’язів вкрай важливо, щоб функціональність підтримувалася завдяки структурному вирівнюванню дозріваючих м’язових клітин і підвищення їх виживаності.
Щоб імітувати міогенез, дослідники розробили біочорнила з інсуліноподібним фактором зростання-1 (IGF-1). Це гормон з молекулярною структурою, подібною з інсуліном, який, поряд з гормоном зростання управляє зростанням і розвитком кісток і тканин. Біочорнила складаються з біосумісного гідрогелю на основі желатину (GeIMA), клітин міобластів і мікрочастинок сополімеру молочної і гліколевої кислоти (PLGA) з IGF-1. PLGA повільно вивільняє гормон в міру руйнування наночастинок.
Ілюстрація технології. Зображення: Terasaki Institute for Biomedical Innovation ( TIBI )
В експерименті через три дні після біодруку м’язових конструкцій міобласти виявилися життєздатними: клітини не пошкодилися при друку. Вчені спостерігали посилення вирівнювання міобластів і злиття клітин-попередників з утворенням м’язових трубочок, які були значно довше і ширше в конструкціях, що містять IGF-1.
Через 10 днів після біодруку сформована тканина початку мимовільно скорочуватися з такою силою, що потрясла гідрогелеву підкладку. Амплітуда скорочень була значно вищою в областях, що включають уповільнене вивільнення IGF-1.
Мимовільне скорочення штучної тканини, надрукованій на 3D-принтері. Відео: de Barros et al./Terasaki Institute for Biomedical Innovation ( TIBI )
Дослідники імплантували надруковані на 3D-принтері м’язові конструкції мишей. Експеримент показав, що тканини, надруковані з використанням гормону, забезпечували прискорену регенерацію м’язової тканини, а готові «тривимірні скорочувальні структури» майже не відрізнялися від природних м’язів.