Новый метод позволяет создавать реалистичные модели человеческого сердца, что может значительно улучшить подготовку хирургов к сложным процедурам.
Ключевые выводы
- 3D-биопечать предполагает использование принтеров, загруженных биосовместимыми материалами, для создания живых или похожих на живые структур.
- В недавней статье группа инженеров из Инженерного колледжа Университета Карнеги-Меллона разработала новый способ трехмерной биопечати реалистичной модели человеческого сердца.
- Модель достаточно гибкая и прочная, чтобы на нее можно было наложить швы, что означает, что она может улучшить методы подготовки хирургов к операциям на сердце.
Команда инженеров создала новый метод 3D-биопечати реалистичных полноразмерных моделей человеческого сердца. Разработка может улучшить подготовку хирургов к сложным процедурам и может стать важной вехой на пути к 3D-биопечати функциональных органов человека.
Напечатанные на 3D-принтере органы не являются чем-то новым. Но современные технологии позволяют создавать модели, которые не ощущаются и не ведут себя как настоящие органы, потому что материалы для печати либо слишком жесткие, либо слишком мягкие. Чтобы создать лучшие модели, Адам Файнберг, профессор биомедицинской инженерии в Университете Карнеги-Меллона, и его коллеги использовали технику, называемую FRESH, или обратимое встраивание взвешенных гидрогелей произвольной формы.
Напечатанные на 3D-принтере реалистичные модели сердца могут помочь в обучении хирургов будущего - Headline Scienceyoutu.be
Техника, описанная в статье, опубликованной в ACS Biomaterials Science & Engineering, использует специализированный 3D-биопринтер для печати мягких биоматериалов в желатиновой ванне с гидрогелем. В процессе печати гидрогелевая ванна помогает поддерживать чувствительную модель органа, предотвращая ее разрушение. После печати команда нагревает модель, в результате чего оставшийся гидрогель тает.
Используя МРТ-сканы настоящего человеческого сердца, команда смогла напечатать на 3D-принтере точную копию, сделанную из альгината, доступного биоматериала, полученного из морских водорослей. Альгинат, который уже более десяти лет используется в тканевой инженерии и перевязке ран, обладает свойствами, подобными настоящей сердечной ткани, и достаточно гибок и прочен, чтобы хирурги могли накладывать швы. Это делает его идеальным материалом для использования в учебных сценариях на моделях органов.
«Теперь мы можем построить модель, которая позволяет не только визуально планировать, но и проводить физические упражнения», - говорится в заявлении Фейнберга. «Хирург может манипулировать им и заставить его реагировать, как настоящая ткань, так что, когда он попадает в операционное поле, у него появляется дополнительный слой реалистичной практики в этой обстановке.”
Моделирование включает данные изображения в окончательный 3D-печатный объект. Предоставлено: Инженерный колледж Университета Карнеги-Меллона
Техника FRESH в настоящее время не позволяет печатать 3D-модели, на которых могут расти настоящие клетки и формировать функциональное сердце, но подобные методы могут когда-нибудь сделать это возможным. Если ученые смогут напечатать функциональные человеческие сердца, это может помочь индустрии здравоохранения, наконец, удовлетворить спрос на трансплантацию сердца, который намного превышает предложение.
«Несмотря на то, что в биопечати полноразмерного функционального человеческого сердца все еще существуют серьезные препятствия, мы гордимся тем, что помогаем заложить его фундаментальную основу с помощью платформы FRESH, одновременно демонстрируя непосредственные приложения для реалистичного хирургического моделирования», - сказал Эман Мирдамади., ведущий автор статьи, в заявлении.
Тем временем команда FRESH надеется использовать ее для создания моделей других органов, таких как почки и печень.