Учёные MIT создали магнитный смеситель для идеально однородной 3D-печати живых тканей

Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) представили инновационную систему для биопечати под названием «MagMix», которая решает одну из ключевых проблем создания искусственных тканей — неравномерное распределение живых клеток в биочернилах. Под действием гравитации клетки, которые тяжелее окружающего их гидрогеля, оседают на дно шприца биопринтера во время длительных сеансов печати. Это приводит к засорению сопел, неоднородной структуре тканей и нестабильным результатам.

Как поясняет профессор тканевой инженерии MIT Риту Раман, существующие методы, такие как ручное перемешивание перед печатью или использование пассивных смесителей, не могут обеспечить постоянную однородность материала в процессе печати. Новая система MagMix предлагает активное и контролируемое решение. Её ключевыми компонентами являются миниатюрный магнитный пропеллер, помещаемый внутрь шприца с биочернилами, и внешний двигатель, который приводит в движение постоянный магнит снаружи. Такая конструкция позволяет перемешивать содержимое без прямого контакта с материалом, предотвращая загрязнение и совмещаясь с большинством стандартных биопринтеров.

Команда использовала компьютерное моделирование для оптимизации формы пропеллера и провела испытания с различными типами биочернил. Результаты показали, что MagMix предотвращает оседание клеток в течение более 45 минут непрерывной печати, снижает риск засорения и сохраняет высокую жизнеспособность клеток. Важно, что скорость перемешивания можно регулировать, добиваясь оптимальной однородности для разных материалов, не причиняя значительного стресса живым клеткам. Учёные уже успешно использовали систему для печати функциональных мышечных тканей.

Разработка имеет большое значение для будущего медицины. Создание более точных и воспроизводимых тканевых моделей позволит учёным лучше изучать заболевания человека и тестировать новые лекарственные препараты, потенциально уменьшая зависимость от экспериментов на животных. Как отмечает профессор Раман, в долгосрочной перспективе эта технология открывает путь к регенеративной медицине — замене повреждённых тканей организма напечатанными аналогами. Кроме того, технология может найти применение в робототехнике для создания «биогибридных» машин, приводимых в движение искусственными мышцами. MagMix обеспечивает необходимую масштабируемость и надёжность для этих сложных задач.