Созданы микроструктуры со встроенными живыми клетками

Используя лазерные технологии, Александр Овсянников из Венского Университета собирается создать микроструктуры со встроенными живыми клетками. Проект уже утвержден и будет финансироваться грантом ERC.

Поведение клеток очень сильно зависит от окружающей среды. Для их исследования очень важно, чтобы они были упорядочены в трехмерной структуре, напоминающей природные условия. Овсянников создает систему, в которой клетки будут внедряться в сложную, специально изготовленную структуру, похожую на биологическую ткань. Клетки в ней расположены внутри специальной матрицы. Технология особенно важна для выращивания новых тканей и тестирования новых лекарственных препаратов.

Требования к трехмерной матрице достаточно высокие. Она должна быть пористой, чтобы клетки легко снабжались питательными веществами. Важна возможность точно отрегулировать размеры матрицы, ее химические и механические параметры, чтобы в процессе изучения вызывать требуемые клеточные реакции. Кроме того, важно, чтобы эти структуры производились быстро и в больших количествах – ведь, как правило, биологические эксперименты для получения достоверных данных должны проводиться многократно.

Работы исследовательской группы "Аддитивные технологии производства" из Венского Университета очень хорошо отвечают этим требованиям. Международная группа исследователей занимается разработкой специальных технологий для трехмерных структур с точностью до субмикронных масштабов. "Мы стремимся создать, ни много ни мало, как универсальный метод, который станет стандартом для трехмерных клеточных культур", - говорит Александр Овсянников. Поначалу клетки взвешены в жидкости, почти целиком состоящей из воды. Туда добавляются молекулы, обладающие особой реакцией на свет: сфокусированный лазерный луч разрушает парные связи молекул в строго определенных местах. Происходит химическая реакция, в результате которой молекулы объединяются, и создается полимер.

Эта реакция происходит лишь при одновременном поглощении двух лазерных фотонов. Только при интенсивном облучении сфокусированным лучом достигается нужная плотность света. Материалы за пределами точки облучения никак не подвергаются воздействию лазера. Именно это позволяет с беспрецедентной точностью выбрать молекулы, которые будут участвовать в создании новых связей. И в результате создать прочный каркас для клеток.

Проводя сфокусированный лазерный луч через жидкость, ученые создают твердую структуру, в которую включены живые клетки. Избыток молекул, которые не полимеризируются, просто вымывается впоследствии. Таким образом, эта гидрогелевая структура может быть построена по аналогии с внеклеточной матрицей, окружающей наши собственные клетки живой ткани.