Ученые создали искусственные сосуды для органов-на-чипе — технология будущего уже здесь

В биомедицинской науке сделан важный шаг вперед: исследователи разработали метод создания искусственных кровеносных сосудов, практически неотличимых от натуральных, для использования в органах-на-чипе. Такие микроскопические модели тканей, созданные на специализированных чипах с точно контролируемыми условиями, всё чаще применяются для проведения исследований, заменяя традиционные опыты на животных и людях, и обеспечивая более надежные и воспроизводимые результаты.

Ключевой задачей при создании этих моделей является формирование разветвленной сети капилляров, необходимой для полноценного питания тканей. Без кровеносных сосудов органы-на-чипе теряют свою функциональность и не могут служить точной имитацией живого органа. Команда ученых из Венского технического университета нашла решение, используя сверхкороткие лазерные импульсы для "вырезания" микрососудов в гидрогелях — материалах, имитирующих живую ткань. После формирования каналов в них высаживают клетки, выстилающие настоящие сосуды, и таким образом сеть начинает функционировать.

В опубликованных результатах представлены изображения печеночной дольки и 3D-модель сосудистой сети, созданной в искусственной дольке, культивируемой в течение девяти дней. Эта точность особенно важна, так как ранее сосудистые структуры создавались более беспорядочно и результаты сильно варьировались. Теперь же технология позволяет формировать сосуды с микронной точностью, что дает возможность воспроизводить, к примеру, плотность капилляров именно такой, как в печени.

Помимо точности, ученые столкнулись с проблемой долговечности сосудов: клетки могут разрушать искусственные каналы. Для решения этой задачи был усовершенствован состав гидрогеля — его заливают в два этапа при разных температурах, что обеспечивает стабильность сосудов на протяжении нескольких месяцев. По словам профессора Александра Овсянникова, команда не просто создала сосуды для перекачки жидкости, а разработала промышленно применимую технологию, способную формировать тридцать каналов всего за десять минут, что в 60 раз быстрее предыдущих методов.

Проверки показали, что искусственные сосуды ведут себя как настоящие: в частности, на воспалительные реакции они реагируют изменением проницаемости, что подтверждает жизнеспособность и функциональность модели. Сейчас ученые работают над следующим этапом — созданием миниатюрной копии печени с подобной сосудистой сетью. В сотрудничестве с Университетом Кейо в Японии разработана версия печени-на-чипе, имитирующая структуру и функции одного из самых сложных для моделирования органов.

Это достижение открывает новые перспективы в изучении распространения лекарств, тестировании терапевтических средств и персонализированной медицине, приближая момент, когда опытные образцы органов смогут полностью заменить живые ткани в лабораторных экспериментах.