Из комбучи и альгината сделали биочернила для 3D-печати

Для печати в биопринтере, описанном в предыдущей новости, используют препарат на основе собственных стволовых клеток пациента. Однако только клеток для успешной печати недостаточно, нужна еще и жидкая основа будущих биочернил. Во время печати она предохраняет клетки от повреждений, а после помогает застыть, скрепляет и снабжает питательными веществами для дальнейшего роста.
 
Сделать биочернила подходящей плотности и текстуры не так просто. А ведь они также должны быть безопасными и биосовместимыми. Кроме того, много биочернил тратится на этапах тестирования и подготовки к операциям, поэтому желательно делать их из недорогого и доступного в разных регионах сырья. Идеальным вариантом стали природные полимеры.

Например, южнокорейские материаловеды под руководством Инсупа Ноха из Сеульского национального университета науки и технологии разработали биочернила на основе комбучи. Это разновидность чайного гриба, которая представляет собой симбиотическую культуру бактерий и дрожжей.

Ученые выделили из комбучи наноцеллюлозу, затем «распутали» ее с помощью уксусной кислоты, а для прочности добавили два других природных биополимера — каолин и хитозан. Получился стабильный и нетоксичный материал, хорошо совместимый с разными клеточными препаратами. 

А ученые под руководством Амира Шейхи из Университета штата Пенсильвания сделали самозаживляющиеся чернила на основе альгината, вязкого полисахарида из водорослей. Полученный материал точно воспроизводит текстуру внеклеточного матрикса — смеси белков и гиалуроновой кислоты, которая окружает клетки человека.

Альгинат известен своей биосовместимостью и хорошо зарекомендовал себя в медицине и косметологии. Чтобы получить нужную текстуру, к нему добавили волокна модифицированной целлюлозы, похожие на те, которые были использованы в первой работе, а также ионы кальция. Кальций в данном случае выступает в качестве кросс-линкера: образуя сразу две связи, он может скреплять соседние полимерные цепи между собой. Такие связи получаются подвижными, они могут рваться и образовываться снова, поэтому застывший материал может даже самозаживляться.

Помимо 3D-печати, полученные гидрогели можно использовать для тестирования лекарств, планирования операций и обучения молодых врачей. Соответствующие статьи вышли в научных журналах Materials Horizons и International Journal of Biological Macromolecules.