Группа исследователей, включая аспиранта Concordia, разработала новый метод биопечати взрослых нейронных клеток. Они используют новую лазерную технологию, которая поддерживает высокий уровень жизнеспособности и функциональности клеток.

Кандидат наук и общественный ученый 2020-2021 годов Хамид Орими и его соавторы рассказывают о возможности новой технологии биопечати, которую они разработали в недавней статье, опубликованной в журнале Micromachines . Они демонстрируют, как созданная ими методология, называемая лазерно-индуцированным боковым переносом (LIST), улучшает существующие методы биопечати за счет использования биочерок разной вязкости, что позволяет улучшить 3D-печать. Орими, его со-супервайзер Concordia Сивакумар Нараянсвами в Школе инженерии и информатики Джины Коди, со-супервайзер CRHMR Христос Бутопулос и соавторы из Монреальского университета впервые представили метод в журнале Nature Scientific Reports в 2020 году.

Орими написал новую статью в соавторстве с ведущим автором Катиан Роверси, Себастьеном Талботом и Бутопулосом из UdeM, а также с Марсело Фалчетти и Эдроальдо да Роча из Федерального университета Санта-Катарины в Бразилии. В нем исследователи демонстрируют, что эту технологию можно использовать для успешной печати сенсорных нейронов, жизненно важного компонента периферической нервной системы. По их словам, это является многообещающим для долгосрочного развития потенциала биопечати, включая моделирование заболеваний, тестирование лекарств и изготовление имплантатов.

Жизнеспособный и функциональный

Исследователи использовали нейроны ганглия задних корешков (DRG) из периферической нервной системы мышей, чтобы проверить свою технологию. Нейроны суспендировали в растворе биочувствительности и загружали в квадратный капилляр над биосовместимым субстратом. Низкоэнергетические наносекундные лазерные импульсы фокусировались на середину капилляра, создавая микропузырьки, которые расширялись и выбрасывали микроструи с ячейками на подложку под ними. Образцы кратковременно инкубировали, затем промывали и повторно инкубировали в течение 48 часов.

Затем команда провела несколько тестов, чтобы измерить емкость напечатанных ячеек. Анализ жизнеспособности показал, что 86 процентов клеток остались живы через два дня после печати. Исследователи отмечают, что показатели жизнеспособности улучшаются, когда лазер использует меньшую энергию. Термомеханика, связанная с более высоким использованием энергии лазера, с большей вероятностью повреждает клетки.

Другие тесты измеряли рост нейритов (в которых развивающиеся нейроны производят новые проекции по мере роста в ответ на управляющие сигналы), высвобождение нейропептидов, визуализацию кальция и секвенирование РНК. В целом результаты были обнадеживающими, предполагая, что этот метод может стать важным вкладом в область биопечати.

Хорошо для людей и животных

«В общем, люди часто делают поспешные выводы, когда мы говорим о биопечати», — говорит Орими. «Они думают, что теперь мы можем печатать такие вещи, как человеческие органы для трансплантации. Хотя это долгосрочная цель, мы очень далеки от этого. Но есть еще много способов использовать эту технологию».

Ближайшее — открытие новых лекарств. Команда надеется получить разрешение на продолжение исследований трансплантации клеток, которые могут существенно помочь в открытии новых лекарств, например, лекарств для восстановления нервов.

Еще одним преимуществом использования этой технологии, по словам Орими, является сокращение количества тестов на животных. Это имеет не только гуманитарный аспект — меньшее количество животных будет подвергнуто эвтаназии для проведения экспериментов, призванных принести пользу людям, — но также даст более точные результаты, поскольку испытания будут проводиться на тканях человека, а не животных.