Клетки наших мышц, сухожилий, соединительных тканей и нервов образуют четкую структуру, придающую организму стабильность и гибкость. Синтезируя подобные ткани в лаборатории, ученые пытаются воспроизвести их расположение, чтобы добиться аналогичного эффекта. В большинстве случаев они достигают этого последовательно: сначала создают искусственный биологически совместимый трехмерный каркас, а затем выращивают на нем клетки. Метод подходит и для создания моделей органов, и для производства искусственного мяса, пишет Phys.org.

Лю придумал новый способ создания каркаса для тканей с чрезвычайно тонкими нитями. В качестве основы он взял обычный желатин. В жидком состоянии его подвергают воздействию лазерного света, превращая в гидрогель. В тех местах, куда луч не попадает, желатин остается жидким. Выборочное воздействие лазера позволяет получать трехмерные гидрогелевые структуры с желаемыми свойствами.

Анализ образцов гидрогеля показал, что структуры состоят из тончайших нитей. По диаметру они соответствуют микрофиламентам биологических тканей. Поскольку свет лазерного пучка не одинаковый по интенсивности, материал, сквозь который он проходит, отвердевает не равномерно. Жидкие участки окружают более твердые нити. Диаметр тех и других составляет от 2 до 20 мкм. Выращенные в таких каркасах клетки будут обладать структурой, очень похожей на структуру тканей живого организма.

«Оптический феномен, создающий нитевидные микроструктуры в геле, давно известен физикам материаловедам, — сказал Лю, — но до сих пор не применялся в биологии. Мы первые».

Испытав свою технологию и вырастив мышечную и нервную ткани, сухожилия и хрящи, Лю разработал лазерный принтер и получил необходимые разрешения для его продажи на территории Швейцарии.

Ученые из США напечатали в этом году ткани коры мозга и полосатого тела на 3D-принтере. Исследователи говорят, что секрет их успеха заключается в особой плотности биочернил и горизонтальной печати, которая позволяет клеткам получать кислород и питание.