Představte si budoucnost, ve které se zranění rychleji hojí, nemoci se léčí efektivněji a maso vypěstované v laboratoři se stane realitou. Tato budoucnost je o krok blíž díky inovativní práci Dr. Hao Liu ze Švýcarského federálního technologického institutu v Curychu. Liu využívá laserovou technologii k vytváření složitých mikroskopických struktur, které napodobují přirozenou architekturu lidské tkáně.
Sledujte náš kanál pro nejnovější zprávy Google News online nebo prostřednictvím aplikace.
Tyto struktury, vyrobené ze speciálního typu želatiny, slouží jako kostra pro růst buněk. Pečlivým ovládáním laseru mohou Liu a jeho tým vytvořit vysoce zarovnaná mikrofilamenta (proteinová vlákna). Nitě reprodukují přesnou strukturu tkání, jako jsou svaly, šlachy a nervy. Za tímto účelem vědci vytvořili kompaktní biotiskárnu pro vývoj biologických tkání se strukturou mikrofilamentů. V současné době pracuje na uvedení této technologie na trh. "Naším cílem je vytvořit modely lidské tkáně pro vysoce výkonný screening léků a další aplikace," řekl Liu.
Lidské tělo se skládá z různých tkání, z nichž každá má specifickou strukturu a funkci. Tyto tkáně, jako je sval, šlacha, pojivová tkáň a nervová tkáň, mají organizovanou buněčnou strukturu. Tato organizace je klíčová pro jejich správné fungování. Pro reprodukci přirozených tkáňových struktur v laboratoři vědci vytvářejí 3D lešení pomocí biotiskáren. Tyto lešení slouží jako šablona pro růst buněk, výsledkem je dokonale strukturovaná tkáň.
Upravené tkáně lze použít pro různé účely, včetně chirurgických náhrad, lékařského výzkumu a výroby potravin. Zajímavé je, že mohou regenerovat poškozené nervy, modelovat nemoci pro testování léků a produkovat maso vypěstované v laboratoři. V této práci Liu nejprve vytiskl tkáňové struktury a poté použil novou metodu k vytvoření vysoce zarovnaných tenkých vláken. Použil na světlo citlivou želatinu, která se vlivem laserového záření mění z kapalného do pevného skupenství. „Tam, kde to ovlivníme laserem, ztvrdne, změní se v hydrogel. Všude, kam laser nedosáhne, zůstává želatina tekutá,“ řekl Liu.
Úspěšně vytvořil mikrofilamenta v hydrogelu, která jsou velikostí srovnatelná s vláknitými složkami, které se nacházejí v přírodních tkáních. Poté kultivoval buňky na tomto skafoldu, aby vytvořil zarovnané tkáňové struktury.
3D biotiskárna s vláknovým světlem (FLight) využívá jedinečný optický jev k vytvoření vysoce zarovnaných mikrofilamentových struktur v hydrogelové matrici. Laserové paprsky mají nerovnoměrnou intenzitu světla s oblastmi s vysokou a nízkou energií.
Když je materiál citlivý na světlo vystaven takovému paprsku, tuhne nerovnoměrně a vytváří paralelní vláknité struktury s kanálovitými mezerami mezi nimi. Tyto struktury o průměru 2 až 20 mikrometrů napodobují přirozené uspořádání mnoha tělesných tkání. Když jsou buňky zavedeny do těchto skafoldů, rostou podél kanálů, což vede k zarovnaným tkáňovým konstruktům.
„Optický jev, který vytváří vláknité mikrostruktury v gelu, je již dlouho známý fyzikům a materiálovým vědcům. Ale v biologii to ještě nebylo použito, jsme první,“ řekl Liu. Pomocí této tiskové metody tým vytvořil tkáňové struktury podobné svalům, šlachám, nervům a chrupavce. Tato technologie byla patentována Švýcarskou technickou univerzitou v Curychu.
Pokud vás zajímají články a novinky o letectví a kosmické technice, zveme vás do našeho nového projektu AERONAUT.media.
Přečtěte si také: