Биотехнологическая компания mimiX Biotherapeutics объявила о выпуске своего первого акустического 3D-биопринтера - cymatiX.
Работая на основе фирменной технологии Sound Induced Morphogenesis (SIM), устройство, как сообщается, позволяет пользователям «управлять жизнью с помощью звука». Он задуман как быстрый и доступный метод изготовления многоклеточных тканевых конструкций, и ожидается, что он преодолеет некоторые из технических ограничений, которые в настоящее время преследуют тканевую инженерию, регенеративную медицину и фармацевтические исследования. Система доступна для предварительного заказа уже сейчас, а поставки должны начаться в 2021 году.
SIM-процесс безусловно, уникален. В отличие от обычных биопринтеров на основе экструзии, cymatiX использует явление резонанса, генерируемого звуковыми волнами, для сборки биологических частиц в узоры с высоким разрешением за считанные секунды.
Клетки, сфероиды и органоиды диспергируют в предшественнике гидрогеля перед загрузкой в носитель SIM в чашке Петри. Затем из динамика ниже излучается вертикальная вибрация, собирая ячейки в тарелке в желаемую структуру (частоту звука можно настроить, чтобы изменить схему сборки). Как только рисунок завершен, сшивание внутри гидрогеля инициируется с использованием света, ферментов или тепловой энергии, в результате чего стимул зависит от сшиваемого материала. В циклическом режиме несколько слоев с разными рисунками могут быть наложены друг на друга для создания трехмерных структур.
Бесконтактный процесс очень щадящий и не влияет на жизнеспособность клеток и метаболическую активность. Это также позволяет организовывать сборки ячеек с определенным пространственным разрешением и полезной плотностью ячеек. Таким образом, платформа может иметь большой потенциал в области исследований и разработок благодаря доступному производству сконструированных тканевых конструкций и физиологически значимых моделей in vitro.
Тициано Серра, соучредитель и руководитель службы безопасности mimiX, сказал: «Вместо того, чтобы иметь рассредоточенные клетки с низкой плотностью, исследователи смогут конденсировать клетки очень быстрым и щадящим процессом за счет движения жидкости всех клеток с помощью низкочастотной вертикальной вибрации, испускаемой из нижней части камеры. Эта динамическая конденсация клеток является одним из критических моментов для восстановления функциональной ткани».
Эта технология уже использовалась в ряде научных исследований, в том числе в одном под названием «Звуко-индуцированный морфогенез многоклеточных систем для быстрой оркестрации сосудистых сетей». В этом доказательстве концепции, несмотря на то, что вначале была низкая плотность клеток, исследователи смогли сконцент
рировать и сформировать набор эндотелиальных клеток и мезенхимальных стволовых клеток для создания функциональных микрососудистых сетей с помощью SIM. Команда в конечном итоге пришла к выводу, что SIM является жизнеспособным для приложения и требует дальнейшего изучения в области регенеративной медицины и клеточной терапии.
Марк Тернер, соучредитель и генеральный директор mimiX, добавил: «Все дело в конденсации клеток и формировании паттернов, это два секрета жизни, и это то, что мы предлагаем нашим процессом - способность конденсироваться и формировать паттерн. Мы уверены, что cymatiX будет предлагать намного лучшую производительность, чем любой другой процесс биосборки, представленный сегодня на рынке».
Биопечать всё ещё находится в зачаточном состоянии и является одной из наиболее нишевых областей аддитивного производства, которой ещё предстоит продвинуться. При этом исследователи из Гарвардской медицинской школы недавно разработали новые биочернила на основе водорослей, которая после биопечати в структурах мягких тканей демонстрирует повышенную жизнеспособность клеток. Биочернила содержат фотосинтезирующие водоросли и клетки печени человека в гидрогелевом матриксе и используются для изготовления гексагональных структур, представляющих собой реалистичные «дольки» печени.
В другом месте, в Университете штата Вашингтон, исследователи ранее разработали пропитанный соей биопечатный костяный каркас, способный бороться с раковыми клетками. В частности, интегрируя химические соединения на основе сои в 3D-каркасы с биопечатью, команда показала, что этот подход может значительно уменьшить объем раковых клеток костей в образцах, минимизируя при этом вредное воспаление.