Проект HU3DINKS направлен на революцию в 3D-биопечати с помощью человека.

Jun 10, 2023

Новый проект под названием «Человеческие биочернила для 3D-печати» (HU3DINKS) направлен на разработку биочернил на основе тканей человека для 3D-биопечати. Этот проект, финансируемый инициативой IraSME, направлен на развитие трансграничного сотрудничества.

В консорциум HU3DINKS входят партнеры из Бельгии и Австрии. Компания THT Biomaterials (Вена, Австрия) предоставляет экспертные знания в области материалов, полученных из человеческой плаценты, а BIO INX (Гент, Бельгия) специализируется на разработке биочернил для различных технологий печати. MorphoMed (Вена, Австрия) предлагает поддержку в области технологии медицинского шелка, а UpNano (Вена, Австрия) известна своим опытом в технологиях 2PP (био) био3D-печати с высоким разрешением. Кроме того, биологическая валидация недавно разработанных биочернил проводится Институтом травматологии Людвига Больцмана совместно с AUVA.

«Эта технология добилась огромных успехов в производительности, но в настоящее время в основном ограничена отсутствием высокоэффективных биологических материалов. Проект HU3DINKS может вызвать смену парадигмы в этой области, действительно имитируя клеточную среду человека как с точки зрения архитектуры, так и композиции», — сказал Маркус Лунцер, специалист по материалам в UpNano.

На пути к более человекоподобной 3D-биопечати

В настоящее время 3D-биопечать преимущественно использует материалы животного происхождения, такие как желатин или коллаген. Возникает потребность в альтернативах, не требующих использования животных, чтобы заменить испытания на животных и лучше напоминать условия тканей человека. Синтетические полимеры были исследованы, но им не хватает сложности ситуаций in vivo, и они не смогли преодолеть разрыв между испытаниями in vitro и моделями на животных, говорит консорциум.

Проект HU3DINKS направлен на разработку высокоэффективных биочернил на основе человеческих тканей для 3D-биопечати, включая экструзионные и лазерные методы высокого разрешения. Несмотря на доступность коммерческих материалов, полученных из человеческих тканей, их биологическая активность и эффективность 3D-печати остаются низкими. Таким образом, консорциум HU3DINKS стремится преобразовать эти материалы в биочернила для более эффективной 3D-печати.

Следовательно, 3D-печатные модели тканей человека обеспечивают более точное представление нативных 3D-тканей по сравнению с традиционными методами 2D-культуры клеток. Это позволяет тестировать лекарства или косметику на этих моделях, что соответствует принципу 3R по сокращению, замене и совершенствованию использования животных в научных исследованиях.

Цель достигается за счет биопечати высокого разрешения, в частности, с использованием двухфотонной полимеризации (2PP). Эта технология обеспечивает субклеточное разрешение, эффективно имитируя сложную микроклеточную архитектуру. Более того, 2PP — один из немногих методов, которые облегчают прямую печать на микрофлюидных чипах, упрощая процесс проверки лекарств.

Биопринтинг: новый способ восстановления и замены поврежденных тканей

В прошлом году компания CollPlant, специалист по 3D-биопечати, представила в своем портфолио материалов биочернила, известные как Collink.3D 90. Этот второй материал на основе рекомбинантного человеческого коллагена (rhCollagen) отличался улучшенными механическими свойствами и был специально разработан для удовлетворения требований 3D-печати твердых и мягких тканей. Кроме того, сообщалось, что чернила ускоряют миграцию клеток, превосходя в этом аспекте существующие гидрогели для культивирования клеток. Эта характеристика сделала его «многообещающим выбором» для разработки регенеративных лекарств, говорит CollPlant.

Финская компания по биопечати Brinter в сотрудничестве с группой биоматериалов и тканевой инженерии лаборатории Келломяки Университета Тампере изучает биочернила для 3D-печати и способствует «достижениям в области биопечати». Их первый прорыв заключался в разработке нового метода создания фотосшиваемых биочернил из геллановой камеди, предшественника, известного своими благоприятными реологическими свойствами в гидрогелях. Используя двухэтапную технику сшивания, команда успешно превратила ранее непечатавшиеся чернила геллановой камеди в жизнеспособные биочернила, что позволило создавать 3D-печатные структуры. Кроме того, команда предложила возможность применения этой техники к различным другим составам биочернил.