Напечатанная жизнь

На химфаке Оксфордского университета научились воспроизводить при помощи 3d-принтера ткани, по некоторым своим свойствам неотличимые от живых. Субстанция из жира и воды в будущем может стать основой для получения искусственных человеческих органов

Напечатанная жизнь

3d-принтеры имеют все шансы стать самым заметным изобретением последних лет. Еще совсем недавно эти устройства фигурировали только в научной фантастике. Первые образцы были чем-то вроде забавного казуса. Теперь же машины для трехмерной печати активно используются в разного рода научных экспериментах. В США прошлым летом создали действующий пистолет, часть деталей которого была напечатана на 3d-принтере. В Великобритании пошли еще дальше: чудо-устройство в точности воспроизвело квазиживые ткани из жира и воды.

На химическом факультете Оксфордского университета ведутся работы по созданию технологии получения искусственных тканей из живых клеток. С их помощью можно будет лечить травмы, выращивать человеческие органы и биопротезы, что решит проблему нехватки доноров и спасет множество жизней.

Воспроизвести живую клетку с генетической информацией и способностью к самостоятельному размножению ученые пока не могут. Поэтому материалом для их экспериментов послужила водно-масляная мицелла — капелька воды, окруженная двойным слоем липидов (жиров). Диаметр такой капли — 50 микрон, что всего лишь в пять раз больше размеров настоящей клетки. Водная начинка имитирует цитоплазму, а липидная оболочка — клеточную мембрану. В результате получается весьма приближенная к реальности модель клетки.

Такие субстанции образуются в водно-жировом растворе самопроизвольно — достаточно хорошенько встряхнуть емкость. Однако для надежности оксфордские химики получали жировые капли при помощи специальной пушки, а потом воспроизводили их на трехмерном принтере. Само 3d-устройство заслуживает особого упоминания: действующие модели оказались слишком грубыми, чтобы получить столь крошечные структуры. Поэтому одному из руководителей исследования, Габриэлю Виллару, пришлось создавать специальный принтер.

Из «свежеотпечатанных» мицелл ученые собирали сложные объемные структуры. Получалась желеобразная материя, состоящая из примерно 35 тыс. водно-масляных капелек. Но этого было мало. Чтобы доказать функциональность полученных квазиклеток, их нужно было заставить двигаться в заданном направлении. Для этого мицеллы делали двух видов — с водой и с солевым раствором внутри, располагая их слоями. Клетки с солевым раствором (в отличие от водных) разбухали, в результате чего вся конструкция поворачивала в нужную сторону. Более того: «приклеив» к капелькам молекулы белков-токсинов, химики сделали эти структуры электропроводными. За счет этого цепочки мицелл получались более управляемыми, а значит - такими будут и будущие биопротезы.

Цели эксперимента были достигнуты: ученые убедились, что искусственные ткани могут походить на живые, а также отработали механизм их воспроизводства. Оказалось, что напечатанная на принтере материя может сгибаться и растягиваться, подобно мышцам, и передавать электрические сигналы, будто нейроны мозга. Квазиклетки также проявили способность взаимодействовать друг с другом через оболочку. Из них когда-нибудь можно будет создать синтетическую ткань. Или же они послужат реалистичной моделью устройства человеческих органов, которая поможет лучше понять функционирование живых тканей. Искусственные клетки по своим характеристикам окажутся даже лучше стволовых, считают авторы исследования. Отсутствие у них ДНК позволит избежать мутаций и изменений генома.

С развитием современных технологий биологи все чаще стали отказываться от роли наблюдателей и все смелее примеряют на себя роль творцов. В результате из их пробирок выходят жутковатые субстанции, которые, впрочем, активно двигают науку вперед. В прошлом году гарвардские ученые сумели создать нечто, состоящее из полимеров и живых мышечных клеток. Получившееся создание умело двигаться точно так же, как обычная медуза, послужившая ему прототипом. Это была едва ли не первая удачная попытка создать искусственный многоклеточный организм. Есть надежда, что выращивать искусственные сердца и желудки ученые научатся так же быстро.

Статьи по теме:
Спецвыпуск

Привычка страховаться

Прогнозы падения объемов страхового рынка, на которые не скупились страховщики в конце прошлого года и начале нынешнего, не подтвердились: прирост премий составил 34%

Спецвыпуск

Удар девальвации

Сокращение бюджетов заказчиков на фоне девальвации национальной валюты и снижения экономической активности оказывает существенное негативное влияние на IT-рынок, но и в такой ситуации IT-компаниям есть что предложить

Повестка дня
Казахстан

Романтика натюрморта и пейзажа

В Государственном музее искусств РК имени А. Кастеева проходят интереснейшие выставки