Моделі органів з живими клітинами надрукували одночасно по всьому обсягу

Швейцарські та нідерландські дослідники розробили матеріал, що дозволяє застосовувати метод ротаційного 3D-друку для створення об'ємних моделей органів з гідрогелів з живими клітинами. Метод відрізняється від традиційної післяйної 3D-друку тим, що предмет створюється одночасно за всім обсягом в один етап, що знижує час друку до декількох десятків секунд, розповідають автори статті в.

У майже всіх методах 3D-друку предмет формується шляхом післяйового нанесення матеріалу. Це дозволяє створювати предмети практично будь-якої форми, в тому числі складною внутрішньою структурою, але обумовлює головний недолік 3D-друку - великий час, що витрачається навіть на створення невеликих об'єктів.

Існують також малорозповсюджені методи, що дозволяють формувати друкований об'єкт одночасно за всім обсягом і тим самим значно економити час. Один з таких методів частково нагадує комп'ютерну томографію - під час нього посудина з ствердючим під дією опромінення рідким матеріалом обертається і опромінюється світлом з проектора. На проектор при цьому по черзі виводяться проекції 3D-моделі з певного ракурсу. Інтенсивність випромінювання підбирається таким чином, щоб предмет затвердівав тільки в тій об'ємній області, де світло з різних проекцій поєднується. Після друку рідкий прекурсор, що залишився, можна злити з посудини, і дістати з неї надрукований об'єкт.

Група дослідників під керівництвом Рікардо Левато (Riccardo Levato) з Утрехтського університету застосували цей метод для друку моделей органів з гідрогелю з живими клітинами. Вони створили гідрогелевий прекурсор, що складається з желатин-метакрилоїлового гідрогелю з фосфатним буфером і фотоініціатора. У нього вони поміщали різні клітини з концентрацією від 10⁶ до 10⁷ одиниць на мілілітр.

Автори провели експерименти з друком об'ємних моделей деяких органів з декількох типів клітин. Під час експериментів їм вдалося створити кілька моделей, витративши на друк кілька десятків секунд. Для перевірки застосовності методу вони провели вимірювання виживаності та метаболічної активності клітин у день друку і через тиждень після цього.

З'ясувалося, що через тиждень виживаність клітин залишилася практично такою ж (близько 85 відсотків), а метаболічна активність зросла вдвічі або більше, залежно від зразка і типу клітин. Крім того, порівняння з друком такими ж складами іншими методами показало, що ці параметри можна порівняти при використанні ротаційного 3D-друку.

У 2017 році інша група дослідників представила метод об'ємного проекційного 3D-друку, в якому посудину з рідиною не обов'язково обертати. В установці, створеній вченими, використовується просторовий модулятор, який розділяє лазерний промінь на три окремі промені, що потрапляють на посудину з рідиною в трьох сторін, завдяки чому досягається аналогічний ефект з затвердіванням певних областей.