Отримати зразки тканин людини для біологічних досліджень не завжди легко. Хоча вони етично отримані через донорство органів або з тканини, видаленої під час хірургічних процедур, вченим стає все важче дістати їх.
І це не лише тому, що зразки людських тканин обмежені. Існує також обмежена доступність певного розміру та типу зразків тканин, необхідних для багатьох проектів, які виконуються в будь-який момент часу.
Ось чому ми вирішили вирішити цю проблему, створивши власний недорогий, легкодоступний принтер, здатний створювати зразки тканин людини за допомогою однієї з найпопулярніших у світі іграшок.
Поява 3D-біодруку забезпечила потенційне вирішення труднощів із пошуком зразків тканин. Ця технологія передбачає завантаження «біочорнила», яке містить живі клітини, у картридж.
Він, у свою чергу, потім завантажується в біопринтер. Після програмування біопринтер друкує наповнене клітинами біочорнило для формування 3D-структур, які мають на меті відтворити складне формування біологічної тканини.
На відміну від двовимірних клітинних культур, вирощених на пластинах, на які більшість із нас все ще покладається у багатьох своїх дослідженнях, біопринтери дозволяють вченим вирощувати клітини у трьох вимірах. І це краще повторює складну архітектуру людської біології. Іншими словами, технологія біодруку дозволяє дослідникам створювати більш порівнювані моделі для вивчення здорових і хворих тканин.
Проблема в тому, що ці машини коштують неймовірно високі десятки, навіть сотні тисяч фунтів стерлінгів. Небагато дослідницьких груп, включно з нашою, можуть збільшити свої бюджети, щоб покрити такі витрати, незалежно від того, наскільки новаторською технологія обіцяє бути.
Ось що змусило нас запитати себе, чи можемо ми створити власний доступний 3D-біопринтер. Відповідь була «так», і ми вирішили зробити це за допомогою Lego.
Будь-хто, хто хоч раз працював з ним, знає, що Lego не тільки надзвичайно дешевий і універсальний, але він також виготовляється з високою точністю зі стандартизованих деталей, доступних у всьому світі.
Ми також знали, що Lego вже використовували для створення традиційних 3D-принтерів. Але те, що залишалося невизначеним, полягало в тому, чи зможемо ми взяти основну ідею 3D-принтера Lego, який друкує тверді 3D-структури з пластику, і створити такий, який зможе друкувати м’який біологічний матеріал.
Результат повинен бути точним, надійним і стабільним, щоб мати будь-яке застосування в нашій лабораторії.
Ми почали працювати над нашим власним доступним високотехнічним біопринтером у кутку нашої лабораторії в Кардіффі, використовуючи стандартні кубики Lego, їх механічний суб-бренд Lego Mindstorms і лабораторний насос, який є пристроєм, який зазвичай зустрічається в дослідницьких лабораторіях. Багатопрофільна команда інженерів і біологів працювала разом над проектуванням, розробкою, конструюванням і програмуванням нашого біопринтера.
Наш біопринтер, будівництво якого коштує 500 фунтів стерлінгів (624 долари США), все ще перебуває в зародковому стані, досягає необхідного рівня точності для виробництва делікатного біологічного матеріалу. Спосіб, як це робиться, надзвичайно простий.
Насадка викидає гелеподібну речовину, наповнену клітинами, на блюдо. В основі пристрою – міні-комп’ютер Lego Mindstorms. Цей пристрій переміщує тарілку вперед-назад і з боку в бік, одночасно переміщуючи насадку вгору-вниз механічно, коли вона видавлює гель, повний клітин.
Ці програмовані рухи створюють шари клітин для повторення 3D-структури людської тканини, шар за шаром.
Повідомляється, що зараз біопринтер використовується для створення шарів клітин шкіри, надаючи повномасштабну модель шкіри. Його також можна модифікувати, використовуючи різні типи сопел для друку різних типів клітин, вбудовуючи різноманітні складні зразки тканин.
Це захоплююча можливість імітувати як здорову, так і хвору шкіру, переглянути існуючі методи лікування та розробити нові методи лікування різних шкірних захворювань.
Такий біопринтер може не лише надати нам точну репрезентативну модель людської шкіри, але й використовувати його для додавання хворих клітин до здорових моделей, які ми виробляємо. Це дозволить нам вивчити, як розвиваються шкірні захворювання та як взаємодіють здорові та хворі клітини. Це також дозволить нам побачити, як прогресують шкірні захворювання та як можна розробити потенційні методи лікування.
Ми надали подробиці про те, як ми побудували наш 3D-біопринтер Lego, надавши чіткі інструкції щодо того, як реконструювати цей пристрій у будь-якій лабораторії, у будь-якій точці світу. У той час, коли фінансування досліджень настільки обмежене, ми пропонуємо доступну та доступну альтернативу з відкритим кодом для життєво важливого обладнання, яке виходить за межі бюджету більшості дослідників.
Простіше кажучи, ми хочемо, щоб наш біопринтер Lego дозволив дослідникам проводити новаторські дослідження, оскільки це зрештою призведе до кращого розуміння біології та подальшого покращення здоров’я людини.
