Ученые построили машину из Lego, которая может выращивать человеческую кожу

Поиск образцов тканей человека для биологических исследований не всегда прост. Хотя с этической точки зрения их получают путем донорства органов или тканей, удаленных во время хирургических процедур, ученым становится все труднее их достать.

И дело не только в том, что количество образцов тканей человека ограничено. Также существует ограниченная доступность образцов ткани определенного размера и типа, необходимых для многих проектов, выполняемых в любой момент времени.

Вот почему мы решили решить эту проблему, создав собственный недорогой, легкодоступный принтер, способный создавать образцы тканей человека с использованием одной из самых популярных в мире игрушек.

Появление 3D-биопечати предоставило потенциальное решение проблемы получения образцов тканей. Эта технология предполагает загрузку «биочернил», содержащих живые клетки, в картридж.

Он, в свою очередь, затем загружается в биопринтер. После программирования биопринтер печатает загруженные клетками биочернила для формирования трехмерных структур, которые призваны воспроизвести сложное формирование биологической ткани.

В отличие от двумерных клеточных культур, выращенных на пластинах, которые большинство из нас все еще Мы полагаемся на большую часть наших исследований, биопринтеры позволяют ученым выращивать клетки в трех измерениях. И это лучше воспроизводит сложную архитектуру биологии человека. Другими словами, технология биопечати позволяет исследователям создавать более сравнимые модели для изучения здоровых и больных тканей.

Проблема в том, что эти машины стоят невероятно дорого – несколько десятков, а то и сотен тысяч. фунтов. Немногие исследовательские группы, включая нашу, могут расширить свой бюджет, чтобы покрыть такие расходы, независимо от того, насколько новаторской обещает быть технология.

Вот почему мы задались вопросом, можем ли мы создать нашу собственную доступную 3D-систему. биопринтер. Ответ был «да», и мы решили сделать это с помощью Lego.

Любой, кто когда-либо возился с ним, знает, что Lego не только чрезвычайно дешев и универсален, но и изготовлен с очень высокой точностью по стандартизированным части, доступные по всему миру.

Мы также знали, что Lego уже использовался для создания традиционных 3D-принтеров. Но что оставалось неясным, так это то, сможем ли мы взять базовую концепцию 3D-принтера Lego, который печатает твердые 3D-структуры из пластика, и разработать принтер, способный печатать мягкий биологический материал.

Вывод должен быть точным. , надежный и стабильный, чтобы его можно было использовать в нашей лаборатории.

Нам пришлось работать над нашим доступным высокопроизводительным биопринтером в углу нашей лаборатории в Кардиффе, используя стандартные кубики Lego, их механические -бренд, Lego Mindstorms и лабораторный насос, который обычно используется в исследовательских лабораториях. Многопрофильная группа инженеров и биологов работала вместе над проектированием, проектированием, созданием и программированием нашего биопринтера.

Все еще находящийся в зачаточном состоянии, наш биопринтер, создание которого стоило 500 фунтов стерлингов (624 доллара США), достигает требуемого уровня. точности для производства деликатного биологического материала. Он делает это очень просто.

Сопло выбрасывает гелеобразное вещество, полное клеток, на чашку. В основе устройства лежит мини-компьютер Lego Mindstorms. Это устройство перемещает чашку назад, вперед и из стороны в сторону, механически перемещая сопло вверх и вниз по мере того, как оно выдавливает гель, полный клеток.

Эти программируемые движения создают слои клеток для воспроизведения трехмерной структуры. человеческих тканей, слой за слоем.

Наш биопринтер сейчас используется для создания слоев клеток кожи, работая над полномасштабной моделью кожи. Его также можно модифицировать, используя различные типы сопел для печати различных типов клеток, встраивая в образцы ткани различные сложности.

Это захватывающая возможность имитировать как здоровую, так и больную кожу, смотреть на существующих методов лечения и для разработки новых методов лечения различных кожных заболеваний.

Будущее

Наш биопринтер может не только предоставить нам точную репрезентативную модель кожи человека, но и использоваться для добавления больных клеток в здоровые модели, которые мы производим. Это позволит нам изучить, как развиваются кожные заболевания и как взаимодействуют здоровые и больные клетки. Это также позволило бы нам увидеть, как прогрессируют кожные заболевания и как могут быть разработаны потенциальные методы лечения.

Мы предоставили подробную информацию о том, как мы построили наш 3D-биопринтер Lego, дав четкие инструкции о том, как воссоздать это устройство в любой лаборатории в любой точке мира. В то время, когда финансирование исследований настолько ограничено, мы предлагаем открытую, доступную и недорогую альтернативу жизненно важному оборудованию, которое выходит за рамки бюджета большинства исследователей.

Проще говоря, мы хотим, чтобы наш биопринтер Lego чтобы позволить исследователям проводить новаторские исследования, потому что это в конечном итоге приведет к лучшему пониманию биологии и дальнейшему улучшению здоровья человека.

Сион Коулман, старший преподаватель Школы фармации и фармацевтических наук Университета Кардиффа; Крис Томас, преподаватель и директор последипломного исследования Школы фармации и фармацевтических наук Кардиффского университета, и Оливер Кастелл, старший преподаватель Школы фармации и фармацевтических наук Кардиффского университета

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите исходную статью.