Одна из самых сложных частей 3д биопечати — это разработка поддерживающих структур, на которых формируются ткани. Инженеры из Университета Иллинойса обнаружили материал, который очень хорошо подходит для этой цели — изомальт — тип сахарного спирта, используемого для изготовления лекарств от боли в горле.

Водорастворимый, биоразлагаемый изомальт может быть экструдирован с использованием технологии, называемой 3д печатью свободной формы, которая «просто рисует» в пустоте — сахар затвердевает от потока воздуха, что позволяет удерживать структуру без другого слоя сразу под ним. Это дает возможность инженерам печатать тонкие сети нитей, а не твердых объектов.

«Это отличный способ создать фигуры, вокруг которых мы можем напечатать мягкие материалы или вырастить клетки и ткани, после чего каркас будет растворен», — сказал Rohit Bhargava, профессор биоинженерии в Университете штата Иллинойс. «Например, одним из возможных применений является выращивание тканей или исследование опухолей в лаборатории. Культуры клеток обычно производят на плоских блюдах. Это дает нам некоторые характеристики клеток, но это не очень динамичный способ взглянуть на то, как система фактически функционирует в теле. В теле есть четко определенные формы, а форма и функция очень тесно связаны». Исследователи даже создали специальный 3д принтер, который печатал с правильной температурой и давлением, а также имел нужный диаметр сопла.


Преимуществом напечатанных конструкций свободной формы является то, что они позволяют создавать тонкие трубки с круглыми поперечными сечениями, что невозможно при обычной 3д печати. Когда сахар растворяется, он остается за соединенными цилиндрическими трубами и туннелями, которые могут действовать как кровеносные сосуды, транспортируя питательные вещества в ткани или создавая каналы в микрожидкостных устройствах. Кроме того, механические свойства каждой части одного объекта можно точно контролировать, внося небольшие изменения в параметры 3д принтера.

Профессор и его группа используют сахарные поддерживающие структуры в различных устройствах и клеточных культурах. Сейчас они работают над созданием покрытия для «лесов», чтобы контролировать скорость их растворения. Надеемся, что у них все получится.