Трансплантология будущего: в ИТМО работают над 3D печатью искусственных органов из паутины

Учёные петербургского университета ИТМО изучают уникальные свойства паутины. Печать трёхмерных моделей искусственных органов на основе этого биоматериала может стать новой вехой в трансплантологии. Проведённые исследования показали, что содержащийся в нитях набор аминокислот близок человеческому организму и в будущем может использоваться для регенерации клеток. Помогают учёным в исследовании десятки пауков-птицеедов.

Слой за слоем 3D принтер постепенно превращает прозрачную жидкость в искусственный человеческий орган. Материал для печати используется необычный. В основе геля — паутина.

— Мы печатаем человеческое ухо не в натуральную величину. Скорее, в качестве прототипа. Он позволит отработать технологию, которую в дальнейшем можно применять для более сложных структур. Для достаточно сложных био-применений, связанных с трансплантацией искусственных органов, — пояснил студент первого курса магистратуры ИТМО Егор Рябченко.

Паутина представляет собой природный белок. Проведённые исследования показали, что содержащийся в нитях набор аминокислот близок человеческому организму и может использоваться для регенерации клеток. Процесс получения исходного материала для печати не быстрый. Вначале паутину очищают от липкого слоя.

— Очищенную паутину высушиваем, добавляем химические реагенты, растворитель. Проводим синтез при высоких давлениях и температурах на протяжении восьми часов. Затем достаем, тщательно промываем, высушиваем и уже несём на растворение, после чего гелируем, — рассказала студентка вуза Елизавета Мальцева.

В лаборатории биоматериал берут у пауков-птицеедов. Они оплетают место своего обитания плотным пластом паутины, которую легко собирать и обрабатывать.

— Мы снимаем паутину и помещаем в пробирку. В дальнейшем проводим оставшиеся манипуляции по модифицированию паутины и по изучению её свойств и характеристик, — заявил руководитель проекта, доктор химических наук, руководитель лаборатории керамических и природных материалов и тематики по паутине Павел Кривошапкин.

В лаборатории пауки живут в комфортных условиях, отдельно друг от друга. В боксе проживает местная знаменитость — паук Аркадий. Ему даже завели собственную страницу в соцсетях. Всего в инсектариуме находится около 30 особей. Один птицеед даёт от 50 до 100 миллиграммов паутины в сутки. Лаборанты приходят за материалом два три раза в неделю.

Основа рациона подопытных — сверчки. Для получения новых материалов специалисты наполняют насекомых так называемыми наноразмерными частицами. На основе модифицированной паутины можно создавать умные материалы.

— Создание умных сенсоров, которые будут нам показывать наличие или отсутствие воспалительных процессов в организме и есть ли загрязняющие компоненты в окружающей среде — в воздухе и воде, — пояснил Павел Кривошапкин.

Потенциал применения паутины в научных целях огромен, отмечают специалисты. Активная работа сейчас ведётся по совершенствованию печати искусственных органов. В планах провести тесты по приживаемости клеток на 3D моделях. Возможно, в ближайшем будущем этот необычный материал поможет поднять трансплантологию на новый уровень.