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...
Генпрокурор Калифорнии готовится защитить Apple от тарифов Трампа Генеральный прокурор Калифорнии Роб Бонта рассматривает возможность подачи иска против администрации бывшего президента США Дональда Трампа из-за угр...
Baseus выпускает наушники-вкладыши MC1 Pro с поддержкой AI clip-on Компания Baseus официально представила наушники MC1 Pro AI clip-on в Китае. Новая модель пришла на смену прошлогодней MC. Наушники поставляются в тре...
Рэпер Vacio вышел на связь после "отмены" из-за "голой вечеринки" и представил новый трек 27-летний рэпер Vacio (настоящее имя — Николай Васильев) впервые вышел на связь после "отмены" из-за "голой вечеринки" Насти Ивлеевой. После того как...
Тёмные двойники ChatGPT: университет Бен-Гуриона предупреждает, что чат-боты превращаются в инструмент преступников Учёные из Университета Бен-Гуриона (Израиль) обнаружили, что большинство современных языковых моделей, включая ChatGPT, можно легко заставить генерир...
Как будто планета потеряла контроль над своим небом. Титан оказался не просто загадочным — он, похоже, сломал каноны астрофизики Спутник Сатурна Титан давно привлекает внимание учёных благодаря своей плотной атмосфере, напоминающей земную. Но теперь выяснилось: его атмосферное ...
В сети появились рендеры Sony Xperia 1 V Мы надеемся, что Xperia 1 V уже не за горами. По-прежнему существует определенная вероятность того, что телефон появится на выставке MWC в Барселоне ...
Samsung показала Galaxy S23 и S23+ с обновленным дизайном Вслед за Galaxy S23 Ultra сегодня показали и обновление базовых моделей Galaxy S. И хотя Samsung улучшила основные аппаратные и программные функции, ...
Фонд Юрия Лужкова поможет воплотить научные идеи победителей «АртПрома» 21 мая в Самаре стартовал международный фестиваль креативных технологий «АртПром», организованный Фондом всестороннего развития детей и молодежи «От ...
Фонд Юрия Лужкова поддержит грантом молодых инженеров и изобретателей на фестивале «АртПром» Фонд Юрия Лужкова примет участие в международном фестивале креативных технологий «АртПром» и предоставит премию в размере 300 тысяч рублей для поддер...
Дверь грузового отсека Starship не смогла открыться, двигатель Raptor не включился. Почему запуск гигантской ракеты пошёл не по плану, подробно рассказали в SpaceX SpaceX опубликовала большой отчет, в котором в подробностях и по шагам рассказала, что произошло в ходе девятого испытательного полета Starship. Уско...
Девятый испытательный полёт сверхтяжёлой ракеты-носителя SpaceX Starship закончился полным провалом: ускоритель Super Heavy взорвался, ракета Starship сгорела в атмосфере Сегодня в 19:36 по времени восточного побережья США (02:36 по московскому времени) с космодрома Starbase в штате Техас сверхтяжелая ракета-носитель S...
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...
На фестивале классической музыки в Суздале ожидают до 40 тыс. человек Фестиваль пройдет с 29 июня по 5 июля. Порядка 40 тыс. человек ожидается на летнем фестивале народного артиста России Дениса Мацуева. Мероприятие про...
Для семей Брянской области открылась регистрация на конкурс «Это у нас семейное» 27 мая 2025 года на заседании Наблюдательного совета платформы «Россия – страна возможностей» объявлено о старте второго сезона конкурса «Это у нас с...
Брянский общественник после ответа замгубернатора Свинцова не может понять мы живем по закону или по понятиям Известный в Брянске общественник Александр Лебедев написал письмо брянским функционерам, своё впечатление от ответа он разметил публично. Приводим ег...
Какие сюрпризы могут принести скучные предстоящие выборы в Брянской области? Этой осенью в нашем регионе пройдут очередные выборы, губернатора и, не смотря на явный низкий интерес жителей к этому действу, наверное, нужно затро...
Брянские ветераны спецоперации примут участие в «Кубке Защитников Отечества» Брянские ветераны спецоперации примут участие в «Кубке Защитников Отечества» Центрального федерального округа. Сейчас команда региона активно готовит...
На фестивале классической музыки в Суздале ожидают до 40 тыс. человек Фестиваль пройдет с 29 июня по 5 июля. Порядка 40 тыс. человек ожидается на летнем фестивале народного артиста России Дениса Мацуева. Мероприятие про...
«Блочные войны» в Колхозном переулке Смоленска: кто прав в «восстании» автовладельцев Бетонные блоки перегораживают проезд в Колхозном переулке в районе домов №№19 и 19а. Smolnarod попытался разобраться в истории соседских «войн&#...
Свидетели по делу экс-главы Гагаринского района Романа Журавлева меняют показания Сразу два ключевых свидетеля, которые на этапе следствия изобличали бывшего главу района, на судебном заседании «забыли» о том, как он оказывал на ни...
«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...
Холодные вычисления — почему будущее электроники может оказаться за гранью возможного Современные компьютерные чипы генерируют много тепла и в результате потребляют большое количество энергии. Многообещающий подход к снижению этого спр...
Технология сверхтонкого дисплея показывает десятки изображений, скрытых на одном экране От смартфонов и телевизоров до кредитных карт, технологии, которые манипулируют светом, глубоко укоренились в нашей повседневной жизни, многие из кот...
Пэрис Хилтон снова раскритиковали из-за её отношения к дочери Пэрис Хилтон, которую часто хейтят из-за её отношения к своим детям, снова столкнулась с критикой.Обсуждения начались после того, как она опубликовал...
"Я буквально истончаюсь". Диана Арбенина высказалась о хейте на фоне конфликта с Валерией Гай Германикой Основательница группы "Ночные снайперы" рассказала о своём отношении к хейту на фоне конфликта с режиссёром Валерией Гай Германикой."Я человек очень ...
Брянцам предлагают стать участниками форумов Росмолодёжи 2025 года Жителей Брянской области приглашают к участию в форумах Росмолодёжи нового сезона. В этом году участников ждёт 27 событий в 25 регионах страны: от Ка...
Супруги Михалевы из деревни Титовка Глинищевского сельского поселения отметили золотой юбилей совместной жизни Пятьдесят лет назад, 8 мая 1975 года, началась совместная дорога супругов Михалевых. Полвека, идя рука об руку, сквозь радости и печали, сквозь взлет...
Microsoft Edge Game Assist теперь доступен всем пользователям Windows 11 Microsoft в своём блоге объявила, что функция Game Assist в браузере Microsoft Edge теперь доступна всем пользователям Windows 11. Напомним, что тест...
Состоялся релиз стабильной версии Microsoft Edge 137 Microsoft начала распространять стабильную версию Microsoft Edge 137 (137.0.3296.52), которая включает в себя несколько новых функций, улучшений и ис...
ACB. «Реал» победил «Сарагосу», «Барселона» обыграла «Бильбао» и другие матчи Сегодня проходит финальный день регулярного чемпионата Испании. «Сарагоса» уступила «Реалу», «Барселона» справилась с «Бильбао». АСВ Регулярный чемпи...
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...
Где купить цифровую видеокамеру в Москве? Все цифровые камеры создают цифровые изображения, которые можно сохранить при необходимости на компьютере. Они выполняют быструю съемку и передачу из...
Расход воды в системах очистки: особенности работы мембранной фильтрации Современные технологии водоподготовки позволяют получать питьевую воду превосходного качества. Наиболее эффективн