Föreställ dig en framtid där skador läker snabbare, sjukdomar behandlas mer effektivt och labbodlat kött blir verklighet. Den framtiden är ett steg närmare tack vare det innovativa arbetet av Dr. Hao Liu från det schweiziska federala tekniska institutet i Zürich. Liu använder laserteknik för att skapa komplexa mikroskopiska strukturer som efterliknar den naturliga arkitekturen hos mänsklig vävnad.
Följ vår kanal för de senaste nyheterna Google News online eller via appen.
Dessa strukturer, gjorda av en speciell typ av gelatin, fungerar som en ram för att växa celler. Genom att noggrant kontrollera lasern kan Liu och hans team skapa högriktade mikrofilament (proteintrådar). Trådar återger den exakta strukturen av vävnader som muskler, senor och nerver. För detta skapade forskarna en kompakt bioprinter för utveckling av biologiska vävnader med en mikrofilamentstruktur. Han arbetar för närvarande med att få ut denna teknik på marknaden. "Vårt mål är att skapa mänskliga vävnadsmodeller för screening av läkemedel med hög genomströmning och andra tillämpningar," sa Liu.
Människokroppen består av olika vävnader, som var och en har en specifik struktur och funktion. Dessa vävnader, såsom muskler, senor, bindväv och nervvävnad, har en organiserad cellstruktur. Denna organisation är avgörande för att de ska fungera väl. För att reproducera naturliga vävnadsstrukturer i laboratoriet skapar forskare 3D-ställningar med hjälp av bioprinters. Dessa ställningar fungerar som en mall för att växa celler, vilket resulterar i en perfekt strukturerad vävnad.
Konstruerade vävnader kan användas för en mängd olika ändamål, inklusive kirurgiska ersättningar, medicinsk forskning och livsmedelsproduktion. Intressant nog kan de regenerera skadade nerver, modellera sjukdomar för drogtester och producera labbodlat kött. I det här arbetet tryckte Liu först ut vävnadsramverk och använde sedan en ny metod för att skapa högriktade tunna filament. Han använde ljuskänsligt gelatin, som ändras från flytande till fast tillstånd under påverkan av laserstrålning. "Där vi påverkar det med en laser, härdar det och förvandlas till en hydrogel. Varhelst lasern inte kan nå, förblir gelatinet flytande, säger Liu.
Han skapade framgångsrikt mikrofilament i en hydrogel som är jämförbara i storlek med de fibrösa komponenterna som finns i naturliga vävnader. Han odlade sedan celler på denna ställning för att skapa anpassade vävnadsstrukturer.
Den filamenterade ljus (FLight) 3D-bioskrivaren använder ett unikt optiskt fenomen för att skapa högt justerade mikrofilamentstrukturer i en hydrogelmatris. Laserstrålar har ojämn ljusintensitet, med områden med hög och låg energi.
När ett ljuskänsligt material utsätts för en sådan stråle stelnar det ojämnt och bildar parallella trådliknande strukturer med kanalliknande utrymmen mellan dem. Dessa strukturer, med en diameter på 2 till 20 mikrometer, efterliknar det naturliga arrangemanget av många kroppsvävnader. När celler introduceras i dessa byggnadsställningar växer de längs kanalerna, vilket resulterar i vävnadskonstruktioner i linje.
"Det optiska fenomenet som skapar filamentära mikrostrukturer i en gel har länge varit känt för fysiker och materialforskare. Men det har ännu inte använts inom biologi, vi är de första, säger Liu. Med denna utskriftsmetod skapade teamet vävnadsstrukturer som liknar muskler, senor, nerver och brosk. Denna teknik patenterades av det schweiziska tekniska universitetet i Zürich.
Om du är intresserad av artiklar och nyheter om flyg- och rymdteknik, bjuder vi in dig till vårt nya projekt AERONAUT.media.
Läs också: