В США в списках на пересадку органов находится более 100 000 человек, некоторые из которых будут ждать годами, чтобы получить орган, а некоторые могут не выдержать ожидания. Даже при хорошем соответствии есть вероятность, что организм человека отторгнет орган.
Чтобы сократить периоды ожидания и снизить вероятность отторжения, исследователи в области регенеративной медицины разрабатывают методы использования собственных клеток пациента для изготовления персонализированных сердец, почек, печени и других органов по требованию.
Обеспечение того, чтобы кислород и питательные вещества могли достичь каждой части недавно выращенного органа, является постоянной проблемой.
Исследователи из Стэнфорда создали новые инструменты для проектирования и 3D-печати невероятно сложных сосудистых деревьев, необходимых для переноса крови по всему органу.
Их платформа, опубликованная 12 июня в Science , генерирует конструкции, которые напоминают то, что мы на самом деле видим в человеческом теле, значительно быстрее, чем предыдущие попытки, и способна преобразовать эти конструкции в инструкции для 3D-принтера.
«Возможность масштабирования биопечатных тканей в настоящее время ограничена возможностью создания для них сосудистой сети — вы не можете масштабировать эти ткани, не обеспечив кровоснабжение », — сказала Элисон Марсден, профессор сердечно-сосудистых заболеваний Дугласа М.
и Нолы Лейшман, профессор педиатрии и биоинженерии в Стэнфорде в школах инженерии и медицины и соавтор статьи.
«Мы смогли заставить алгоритм для создания сосудистой сети работать примерно в 200 раз быстрее, чем предыдущие методы, и мы можем создавать его для сложных форм, таких как органы».
Сосудистая сеть на уровне органов Когда кровь перекачивается в орган тела, она перемещается из большой артерии в более мелкие разветвленные кровеносные сосуды, где она может обмениваться газами и питательными веществами с окружающими тканями.
В большинстве тканей клетки должны находиться на расстоянии толщины волоса от кровеносного сосуда, чтобы выжить, но в тканях с высокими метаболическими потребностями, таких как сердце, это расстояние еще меньше — в кубе размером с миллиметр может быть более 2500 капилляров.
Все эти крошечные кровеносные сосуды в конечном итоге снова соединяются, прежде чем покинуть орган.
Эти сосудистые сети не стандартизированы; органы бывают разных форм, и даже между двумя сердцами одинакового размера существует большое разнообразие.
До этого момента создание модели реалистичной сосудистой сети, которая подходит уникальному и сложному органу, было сложным и невероятно трудоемким.
Вместо этого многие исследователи полагались на стандартизированные решетки, которые хорошо работают в небольших моделях тканей, но плохо масштабируются.
Марсден и ее коллеги создали алгоритм для создания сосудистых деревьев, которые точно имитируют архитектуру кровеносных сосудов органов, и сделали программное обеспечение доступным для использования любым человеком через свой проект с открытым исходным кодом SimVascular .
Они включили моделирование динамики жидкости, чтобы гарантировать, что сосудистая сеть будет равномерно распределять кровь и успешно сократит время, необходимое для создания сети, при этом избегая столкновений между кровеносными сосудами и создавая замкнутый контур с одним входом и выходом.
«Потребовалось около пяти часов, чтобы создать компьютерную модель дерева для васкуляризации человеческого сердца.
Мы смогли достичь плотности, при которой любая клетка в модели находилась бы на расстоянии около 100–150 микрон от ближайшего кровеносного сосуда, что довольно хорошо», — сказал Закари Секстон, научный сотрудник в лаборатории Марсдена и соавтор первой статьи.
Конструкция содержала один миллион кровеносных сосудов.
«Эта задача ранее не выполнялась, и, вероятно, с предыдущими алгоритмами на ее решение ушли бы месяцы».
Хотя 3D-принтеры пока не способны печатать такую мелкомасштабную и плотную сеть, исследователи смогли разработать и напечатать сосудистую модель с 500 ответвлениями.
Они также протестировали более простую версию, чтобы убедиться, что она может поддерживать клетки живыми. Используя 3D-биопринтер, который печатает живыми клетками вместо смолы или металла, исследователи создали толстое кольцо, загруженное эмбриональными клетками почек человека, и построили сеть из 25 сосудов, проходящих через него.
Они прокачали жидкость, загруженную кислородом и питательными веществами, через сеть и успешно сохранили большое количество клеток в непосредственной близости от сосудистой сети.
«Мы показываем, что эти сосуды можно проектировать, печатать и они могут поддерживать клетки живыми», — сказал Марк Скайлар-Скотт, доцент кафедры биоинженерии и соавтор статьи.
«Мы знаем, что нужно работать над ускорением печати, но теперь у нас есть этот конвейер для очень эффективного создания различных сосудистых деревьев и создания набора инструкций для их печати».
Биопечатное сердце Исследователи быстро отмечают, что эти сосудистые сети пока не являются функциональными кровеносными сосудами — это каналы, напечатанные с помощью 3D-матрицы, но в них нет мышечных клеток, эндотелиальных клеток, фибробластов или чего-либо еще, что им нужно для самостоятельной работы.
«Это первый шаг к созданию действительно сложных сосудистых сетей», — сказал Доминик Рютше, научный сотрудник в лаборатории Скайлар-Скотт и соавтор статьи.
«Мы можем печатать их с невиданной ранее сложностью, но они пока не являются полностью физиологическими сосудами.
Мы работаем над этим».
Превращение этих конструкций в функционирующие кровеносные сосуды — лишь один из многих аспектов биопечати функционирующего человеческого сердца, над которым работают Скайлар-Скотт и его коллеги.
Они также изучают, как побудить самые маленькие кровеносные сосуды — те, которые слишком малы или слишком близко расположены для печати — расти самостоятельно, улучшая возможности 3D-биопринтеров, делая их более быстрыми и точными, и выращивая огромное количество клеток, которое им понадобится для печати целого сердца.
«Это критически важный шаг в процессе», — сказала Скайлар-Скотт.
«Мы успешно сгенерировали достаточно клеток сердца из человеческих стволовых клеток, чтобы напечатать целое человеческое сердце, и теперь мы можем спроектировать хорошее, сложное сосудистое дерево, чтобы поддерживать их питание и жизнь.
Сейчас мы активно соединяем их: клетки и сосудистую сеть в масштабе органа».
Рубрика: Наука. Читать весь текст на android-robot.com.
Xiaomi представила внедорожники YU7, YU7 Pro и YU7 Max Xiaomi официально представила YU7 – свою вторую линейку электромобилей после Xiaomi SU7. Серия включает три внедорожника: YU7, YU7 Pro и YU7 Max. Осо...
Представлен Xiaomi Civi 5 Pro – камера Leica, 6000 мАч и чип Snapdragon 8s Gen 4 На презентации в Китае компания Xiaomi представила новое пополнение в линейке Civi – смартфон Civi 5 Pro. Устройство получило топовый чип Snapdragon ...
Анастасия Волочкова впервые побывала в Большом театре после скандального увольнения 20 лет назад Анастасия Волочкова впервые за много лет посетила Большой театр, чтобы проститься с хореографом Юрием Григоровичем, который скончался несколько дней ...
"Лопнул имплант". В сети обсуждают, почему Филипп Киркоров попал в больницу В сети обсуждают новости о госпитализации Филиппа Киркорова. Всё началось после того, как телеграм-канал Mash сообщил, что поп-король российской эстр...
Биржа криптовалют Binance Тому, кто хочет торговать криптовалютой, зарабатывая на этом, нужна надёжная биржа. Это обеспечит спокойствие и уверенность в сохранности денег. Сред...
Что такое платеж Роялти? Платеж роялти это регулярное вознаграждение за использование интеллектуальной собственности. Он применяется в сфере франчайзинга и лицензирования. Ро...
Новый ресурс для любителей спортивных соревнований Любителям активного образа жизни стал доступен новый информационный портал - Сравни спортивные новости. Платформа предлагает актуальные сводки, анали...
Где смотреть матчи НБА, КХЛ и других видов спорта? Сегодня болельщики имеют доступ к спортивным трансляциям с любой точки мира, что связано с постоянным развитием цифровых технологий. Чтобы не пропуст...
Поездка с риском для жизни: смолянин «налетел» на неожиданное препятствие на дороге в центре города Крышка люка, на которую наехал молодой человек, больно ударила не только по авто, но и по бюджету горожанина. Максим, герой нашей истории, — об...
Видеоигра Fortnite возвращается в магазин приложений iPhone в США Популярная видеоигра Fortnite вернулась в магазин приложений для iPhone в США, положив конец длительному изгнанию, вызванному юридическим разбиратель...
Google добавляет рекламу в поиск ИИ в битве ChatGPT Google заявила, что начинает встраивать рекламу в свой новый режим искусственного интеллекта для онлайн-поиска. Это стратегический шаг, призванный пр...
Молодежный экофестиваль состоялся в Петербурге на полях НМЭК Санкт-Петербург стал центром притяжения молодых экоактивистов и экспертов: 21 мая здесь прошел масштабный Молодежный экофестиваль «Росатом Экофе...
Воробьёв предложил масштабировать подмосковный сервис подключения объектов к сетям на всю страну По сообщению пресс-службы правительства Подмосковья, инициатива была представлена на заседании президиума Госсовета под председательством президента ...
Аппаратная замена масла акпп Аппаратная замена масла в АКПП предполагает полную замену масла для поддержания работы АКПП и продления срока её эксплуатации. К основным преимуществ...
Специальная мойка Чистый воздух Чистый воздух В мире загрязнение воздуха становится всё более актуальной проблемой, обеспечение чистоты является серьезной задачей. Чтобы улучшить ка...
Топ 5 - Лучшие проекторы с аккумуляторами За яркость проекторов с аккумуляторами приходится переплачивать в 3-6 раз больше по сравнению с обычными моделями, поэтому приобретать такой проектор...
ТОП 5 - Лучшие LED/LASER проекторы для домашних кинотеатров LED/LASER проекторы пока так и не приблизились по ценам к ламповым моделям, а их уже вытесняют большие телевизоры, которые стремительно дешевеют Наст...
Учёные доказали сухое происхождение полумиллиона марсианских склоновых полос Склоновые полосы, впервые замеченные в 1977 году, десятилетиями считались возможным признаком воды. Однако новое исследование подтверждает: современн...
Учёные оспорили признаки жизни на экзопланете K2-18b Группа исследователей из Чикагского университета поставила под сомнение сенсационные заявления об обнаружении потенциальных признаков жизни на экзопл...
Канны-2025: 15 модных провалов — от старомодной Натали Портман до "готической" Кары Делевинь На Лазурном Берегу Франции завершился 78-й Каннский кинофестиваль, который проходил с 13 по 24 мая. От лучших образов, в которых селебрити блистали н...
"Докопалась до правды". На бывшую жену Паши Техника завели уголовное дело в Таиланде На 30-летнюю Еву Карицкую, бывшую жену Паши Техника и мать его сына Ивана, завели уголовное дело в Таиланде. Об этом женщина сама сообщила в своих со...
Развязка сезона в АПЛ и Серии А, победа США на ЧМ по хоккею, Алонсо возглавил «Реал», «Спартак» продлил контракт Станковича, Мбаппе выиграл «Золотую бутсу», кричалка Мостового и другие новости 1. Завершился сезон АПЛ. «Арсенал» обыграл «Саутгемптон» на выезде (2:1) и третий год подряд финишировал вторым. «Ман Сити» победил «Фулхэм» (2:0) и ...
Политический деятель и меценат Игорь Пушкарев Игорь Пушкарев – это имя, которое знакомо каждому, кто следит за политической и деловой жизнью России. Этот выдающийся политик, предприниматель, канд...
Председатель ВЭБ.рф Игорь Шувалов Функционал ВЭБ.РФ регламентируется федеральным законом «О государственной корпорации развития ВЭБ.РФ» и подчинён задаче поддержки экономического разв...
«Газпромнефть-СМ» расширяет поддержку промышленности Красноярского края Автор фото: Стоян Васев «Газпром нефть» и правительство Красноярского края договорились о расширении сотрудничества в сфере поставок моторных и индус...
Цены на нефть растут на фоне падения запасов нефти в долларах и США Нефть выросла в среду на фоне ослабления доллара, сокращения запасов сырой нефти в США и того, что Великобритания одобрила еще одну вакцину от корона...
Аглаю Тарасову заподозрили в отношениях с Антоном Филипенко В сети ходят слухи, что 31-летняя Аглая Тарасова встречается с 40-летним актёром Антоном Филипенко. Артисты регулярно подогревают интерес к своим отн...
"Её невозможно не любить". Леонид Агутин публично поздравил жену Анжелику Варум с днём рождения Анжелике Варум исполнилось сегодня 56 лет. В честь этого Леонид Агутин публично поздравил супругу и признался ей в любви.56-летний музыкант опубликов...
Нанотехнологии в области термоэлектричества обеспечивают масштабируемое охлаждение без использования компрессора Исследователи из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (APL) в Лореле, штат Мэриленд, разработали новую, легко изготавливаемую т...
Обучение роботов теории разума может улучшить сотрудничество Природа полна животных, которые сотрудничают в больших количествах. Пчелы отмечают лучшие места для кормления и сообщают другим, где они находятся. М...
«Почему он не в колонии?»: Известный адвокат возмущена «щадящим» условным сроком для Навального Лидеру ФБК в 2017 году продлили испытательный срок до 2020 года. Адвокат Сталина Гуревич вновь призывает МВД обратить пристальное внимание на персону...
Уже отпустили? Экс-глава Раменского района активничал в соцсети после ареста за якобы убийство любовницы Проверка на полиграфе косвенно подтвердила вину Андрея Кулакова, сообщают СМИ. После задержания экс-главы Раменского района, на странице подозреваемо...
Как безопасно купить автомобиль: особенности и этапы, плюсы обращения в DSS Group Покупка автомобиля – всегда радостное и в то же время волнительное событие, к реализации которого нужно подходить серьезно и основательно. Чтобы выбр...
Рефинансирование кредитной карты: ключевые преимущества, основные этапы процедуры Кредитные карты являются удобными инструментами, дающими возможность распоряжаться денежными средствами по мере необходимости. Однако вследствие непр...
Аппаратная замена масла акпп Аппаратная замена масла в АКПП предполагает полную замену масла для поддержания работы АКПП и продления срока её эксплуатации. К основным преимуществ...
Специальная мойка Чистый воздух Чистый воздух В мире загрязнение воздуха становится всё более актуальной проблемой, обеспечение чистоты является серьезной задачей. Чтобы улучшить ка...
Биржа криптовалют Binance Тому, кто хочет торговать криптовалютой, зарабатывая на этом, нужна надёжная биржа. Это обеспечит спокойствие и уверенность в сохранности денег. Сред...
Что такое платеж Роялти? Платеж роялти это регулярное вознаграждение за использование интеллектуальной собственности. Он применяется в сфере франчайзинга и лицензирования. Ро...
Настя Ивлеева снова высмеяла конфликт с Филиппом Киркоровым Настя Ивлеева, которая вчера анонсировала запуск собственного медиа, высмеяла конфликт с Филиппом Киркоровым, а также пошутила над своей "отменой" по...
"Долги платят только трусы". О чём российские предприниматели говорили на встрече с Путиным Президент России Владимир Путин встретился с представителями российского бизнеса в честь Дня предпринимателя. На встрече бизнесмены просили президент...
Весенний субботник «Газпромнефть-СМ» в Таврическом саду открыл сезон экологических акций компании в Петербурге В Санкт-Петербурге стартовал сезон весенних экологических акций компании «Газпромнефть – смазочные материалы». Первая уборка прошла в Таврическом сад...
Музыкант Алексей Фомин о неудачах на его пути Музыкальная история Алексея Фомина берет начало в 2014 году, когда он увлекся созданием мелодий и освоением клавишных инструментов. Написав свыше шес...
Как избавиться от назойливой телефонной рекламы. Юрист привел алгоритм действий Рекламные звонки в последнее время приобрели массовый характер. При этом избавить себя от назойливой телефонной рекламы вполне реально, отмечает юрис...
В Банке ДОМ.РФ рассказали, как получить повышенный кэшбэк Максимальный размер кэшбэка в Банке ДОМ.РФ составляет 5%. При этом, как сообщил заместитель председателя правления банка Алексей Косяков, категории с...
Цифровая память в телефоне: как работает ИИ-функция Plus Mind от OnePlus Компания OnePlus делает шаг в сторону интеграции продвинутого искусственного интеллекта в свои смартфоны. Хотя последняя модель смартфона — OnePlus 1...
Разгон монитора: как повысить fps без апгрейда видеокарты Разгон комплектующих — привычная тема для энтузиастов. Но знаете ли вы, что разогнать можно и монитор? Увеличение частоты обновления экрана обеспечив...
Изменения в обновлении KB5058502 Preview (сборки 22621.5413 и 22631.5413) для Windows 11 версий 22H2 и 23H2 Microsoft выпустила необязательное накопительное обновление KB5058502 (сборки 22621.5413 и 22631.5413) для Windows 11 версий 22H2 и 23H2, которое при...
Анонс Windows 11 Insider Preview Build 26120.4161 (канал Beta) Добрый вечер, друзья! Microsoft выпустила новую предварительную сборку Windows 11 (версия 24H2) под номером 26120.4161 (KB5058515) для участников про...
Светская Москва переругалась из-за того, кому какое место досталось на показе Walk of Shame В модных телеграм-каналах раскритиковали рассадку на прошедшем в Грибоедовском ЗАГСе показе Walk of Shame. К обсуждению подключились светский журнали...
Линдси Лохан заявила, что не делала пластику, а её лицо изменилось благодаря натуральным сокам и ЗОЖ Линдси Лохан стала героиней нового номера журнала Elle. 38-летняя актриса снялась для обложки и дала интервью, в котором, в частности, заявила, что н...
Ведущие эксперты улучшили прогноз по инфляции и ожидают значительного укрепления рубля: консенсус-прогноз ЦБ Ведущие российские эксперты улучшили свои ожидания на 2025 год по показателю инфляции и прогнозируют укрепление рубля. Основные данные майского консе...
Россияне тратят на ипотеку 90% ежемесячного заработка: как это возможно У жителей 21 российского региона на платежи по ипотеке уходит более половины их ежемесячного дохода, а в Калмыкии люди тратят на ипотеку более 90% ср...
Тревожное расстройство: новейший подход к терапии Photo by Hailey Reed on Unsplash Всем знакомо чувство тревоги. Наш организм посылает сигнал, предупреждающий об опасности и призывающий принять необх...