В исследовании, недавно опубликованном в журнале Materials Today Bio, исследователи из Университета Осаки использовали нановолокна шелка, полученные путем механического распада, для улучшения процесса печати без повреждения клеток или клеточных ансамблей. Привлекательной стороной шелка для этого применения является то, что он считается безопасным материалом для человека. Эта разработка поможет перенести исследования 3D-клеточной печати из лаборатории в реальное биомедицинское использование.
Чтобы получить волокна, исследователи начали с натурального шелка, а затем удалили из него белок серицин, потому что этот белок вызывает воспаление у пациентов.
Затем исследователи измельчают оставшийся биосовместимый материал в нановолокна. Волокна можно стерилизовать – не повреждая их – для медицинского использования с помощью обычного лабораторного оборудования.
«Наши шелковые волокна являются отличными добавками к материалам для печати на основе биочернильных ячеек», – говорит ведущий автор Синдзи Сакаи. «Они совместимы со многими средами, такими как те, которые содержат желатин, хитозан или гиалуроновую кислоту, что дает им широкий спектр потенциальных применений."
Основное назначение волокон состояло в том, чтобы гарантировать, что клетки в биочувствительном элементе сохранят свое трехмерное положение после печати, не повреждая клетки. Волокна выполняют эту задачу, улучшая целостность биочернила и минимизируя повреждающие высокие механические нагрузки, часто оказываемые на ячейки во время печати.
«Различные механические эксперименты говорят об одном и том же: нановолокна улучшают свойства печатного носителя», – объясняет профессор Сакаи. «Например, модуль Юнга – показатель жесткости – увеличился в несколько раз и оставался повышенным более месяца."
Волокна помогают напечатанным конфигурациям сохранять структурную целостность после печати. Например, конфигурация в форме носа сохраняла свою форму только при печати биочернилами, содержащими шелковые волокна. Более 85% клеток в биочерке остались живы после недели в напечатанной биочерке с добавленными волокнами или без них, что указывает на то, что добавление волокон не повреждает клетки.
Современная технология клеточной печати часто сильно повреждает клетки или не сохраняет заданную форму в течение длительного времени. Проведенные здесь исследования помогают преодолеть эти ограничения таким образом, чтобы способствовать развитию новых лекарств, регенеративной медицине и многим другим важным областям биомедицинских исследований, а также имеют потенциальную дополнительную экономическую выгоду в виде оживления шелковой промышленности.