Биоматериал
Нахождение обычного бытового материала, проявляющего благоприятные свойства в клинических условиях, было характерно в начале развития биомедицинской инженерии. В 1967 году было создано искусственное сердце из того же материала, который использовался в поясах. Через несколько десятилетий в тканевой инженерии произошел сдвиг в сторону разработки специальных материалов, отвечающих конкретным потребностям, а не попыток подогнать свойства существующих продуктов для выполнения определенной функции в человеческом организме.
3D-биопечать также прошла через аналогичный жизненный цикл. Вначале в основном использовались простые, немодифицированные гидрогели. Со временем исследователи попытались точно настроить их свойства и разработать новые биогели, которые могут обеспечить гораздо лучшую функциональность.
Уникальное сочетание
В научной публикации под названием "3D-биопринтинг электропроводящих нанокомпозитных биочернил MXene, насыщенных клетками" сообщается об уникальном сочетании различных материалов - каждый из которых является одним из лучших в своей категории. В то время как гиалуроновая кислота обеспечивает прикрепление клеток и биологические стимулы, альгинат натрия может дополнить смесь с помощью легкого ионного механизма сшивания. Вместе они создают композитный материал с хорошей способностью к печати. После добавления высокопроводящих нанолистов MXene ученые создали биочернила, способные передавать электрические сигналы, которые демонстрировали даже лучшие механические свойства, чем чистый гидрогель, что не всегда бывает при использовании других доступных методов.
Двумерные нанолисты MXene - это особая керамика, которая была открыта в 2011 году. Благодаря высокой электропроводности, низкой токсичности и биоразлагаемости они нашли применение в самых разных областях - от электроники до биомедицины. Однако до этого их применение в тканевой инженерии не было изучено.
Энергия для клеток
Клетки эмбриональной почки человека после инкапсуляции и 3D биопечати с помощью биопринтера Allevi 2 показали высокую жизнеспособность (более 95% живых клеток) в течение недели, что свидетельствует о том, что этот новый материал может быть успешно использован в приложениях in vitro. Встраивание клеток в проводящий биоматериал может улучшить результаты экспериментов за счет индукции сигналов между клетками, но также может быть использовано для внешней стимуляции клеток или получения электрических сигналов от культуры.
С разработкой более совершенных биоматериалов 3D-биопечать может использоваться для создания конструкций, более точно имитирующих различные аспекты нативной ткани - от ее биологии, механики до электрических свойств.