Problemy i perspektivy sozdaniya materialov dlya 3D biopechati

Abstract

Full Text

Прогресс в разработке новых материалов для биочернил в 3D-биопечати не может обойтись без трудностей. Основная цель разработок состоит в том, чтобы минимизировать потерю использованных клеток, улучшить межклеточные взаимодействия и механические свойства ткани, попытаться васкуляризовать крупные тканевые конструкции и изучить дополнительные соединения для поддержки 3D биопечатных конструкций. Гидрогели являются наиболее удобной разновидностью материала для поддержки клеток, однако существуют некоторые особенности, связанные с биопечатью. Гидрогели не содержат специфических белков межклеточного матрикса для конкретных типов клетки. Клеточная микросреда, которую создают гидрогели, может значительно отличаться от нативных тканей. Гидрогели разлагаются намного медленнее in vitro из-за недостатка ферментов, ответной реакции и отсутствия кровотока. Тем не менее, гидрогели разрабатываются так, чтобы они деградировали in vivo синхронно по отношению к формированию новых тканей. Гидрогели инкапсулируют и удерживают клетки, ограничивая их взаимодействие, однако трудно достичь высокой плотности клеток. Концентрация гидрогелей играет важную роль, поскольку повышенная концентрация улучшает механические свойства, но ограничивает биологическую активность. Более жесткие гидрогели требуют более высокого уровня давления для экструзии или образования капель. Однако высокая концентрация гидрогеля снижает подвижность клеток, что приводит к ограниченной пролиферации клеток. Другим важным недостатком является токсичность, наличие радиационных продуктов, которые могут быть вредными для клеток. Также к важным ограничениям использования гидрогелей можно отнести их нестабильность. Будущее создания материалов для 3D-биопечати должно привести к решениям, которые укрепят механические свойства для стабилизации конструкций и обеспечат биологическую активность клеток. Эти соединения должны позволить лучше взаимодействовать клеткам и создать среду для новых функциональных тканей, которые будут хорошо васкуляризованы. Вышеупомянутые проблемы являются одними из существенных причин, из-за которых исследователи еще далеки от биопечати функциональных органов клинически значимого размера. Однако на сегодняшний день разработанные материалы биочернил и процессы биопечати на пике развития, и 3D-биопечать будет ключевой технологией будущей тканевой инженерии, регенеративной терапии и фармацевтики.