Каждый год в мире требуются миллионы донорских органов для пересадки. Только в США больше ста тысяч человек стоят в листе ожидания, а ежегодное количество доноров в два-три раза меньше. В России ситуация значительно хуже — у нас один из самых низких в мире показателей количества доноров на миллион жителей. Доноров всегда не хватает, но даже если решить эту проблему, люди, прошедшие через пересадку, вынуждены пожизненно принимать подавляющие иммунитет препараты, чтобы избежать отторжения органа.

Исследователи из группы американских университетов под руководством Джордана Миллера из Rice University и Келли Стивенса из University of Washington впервые в истории медицины напечатали на 3D-принтере рабочую сетку кровеносных сосудов и встроили ее в организм мыши. Основной сложностью было не просто встроить сосуды в органы, а создать определенные схемы сеток сосудов, поскольку именно их расположение влияет на функциональность того или иного органа.

Биоинженерия органов и биологические принтеры привлекают внимание врачей и общественности последние десять лет. Считается, что развитие этой сферы может решить вопрос с нехваткой органов и с их приживаемостью, ведь можно будет просто печатать необходимые ткани из собственных клеток реципиента. Это позволит спасти миллионы жизней во всем мире.

Ученые уже научились создавать биологические ткани и даже печатать органы человеческого тела, но, несмотря на эти успехи, использовать эти органы для донорства пока невозможно. Проблема как раз была в том, что при печати невозможно воссоздать достаточно плотную и разветвленную сетку сосудов внутри тканей, чтобы снабжать орган кислородом, питательными веществами и эффективно отводить продукты жизнедеятельности клеток.

«Без решения этой проблемы биопечать тканей застряла в развитии на целое поколение», — считает один из руководителей эксперимента профессор Стивенс.

В лаборатории была применена новая технология биопечати — стереолитографический аппарат, который использует особый гидрогель для послойной печати, с нечеловеческим разрешением в 10-50 микрон. Гидрогель моментально застывает под воздействием синего света (длина волны 400−495 нанометров), что позволяет формировать сложные сетки сосудов в объемном материале, шаг за шагом.

Первый тестовый образец имитировал сосудистую структуру человеческих легких. Исследователи установили, что он достаточно прочен, чтобы не разорваться под напором «пульсирующего тока крови», аналогичному тому, что пульсирует в капиллярах наших альвеол.

Затем подопытным мышам вживили части печени, также созданные на биопринтере из их собственных клеток, однако содержащие искусственную сетку сосудов. Печень успешно прижилась.

Кроме печени, легких и других органов новая система позволит печатать и части сосудов, такие как двустворчатые клапаны, которые есть в сердце, венах ног и в лимфатической системе. Сейчас сердечные клапаны делаются из искусственных материалов или тканей животных, что требует пожизненного приема иммуносупрессоров. Если же использовать биопечать, они будут состоять из собственных клеток пациента и перестанут отторгаться.

Все данные, которые используются для управления печатью на биопринтере, а также информация о составе гидрогеля, выложены исследователями в открытый доступ для свободного использования в дальнейших исследованиях.