Международная команда исследователей во главе с профессором Майклом Кюлем (Michael Kühl) на кафедре биологии Копенгагенского университета разработала новый метод биопечати со встроенными химическими датчиками для мониторинга сложных тканевых структур.

Вместе с немецкими коллегами из Дрезденского технического университета группа профессора Кюля внедрила чувствительные к кислороду наночастицы в материал геля, который можно использовать для 3D печати сложных биопленок и тканей, таких как структуры, укрывающие живые клетки. Работа была только что опубликована в последнем журнале Advanced Functional Materials.

Группа разработала функционализированную биоиндикацию, внедряя люминесцентные чувствительные к кислороду наночастицы в матрицу печати. Когда синий свет возбуждает наночастицы, они излучают красный люминесцентный свет пропорционально локальной концентрации кислорода — чем больше кислорода, тем меньше красная люминесценция. Распределение красной люминесценции и, таким образом, кислорода через биотрансделированные живые структуры можно визуализировать с помощью камеры. Это позволяет осуществлять онлайновый неинвазивный мониторинг распределения и динамики кислорода, который можно сопоставить с ростом и распределением ячеек в трехмерных биотрансляционных конструкциях без необходимости деструктивного отбора проб.


«Важно, чтобы добавление наночастиц не меняло механических свойств биоиндикатора, например, чтобы избежать клеточного стресса и смерти во время процесса печати. ​​Кроме того, наночастицы не должны препятствовать или мешать клеткам. Наш метод показывает хорошую биосовместимость и может использоваться с микроводорослями, а также с чувствительными клетками человека».

«Это прорыв в 3D биопринтинге. Теперь можно контролировать кислородный метаболизм и микроокружение клеток неинвазивно», — говорит профессор Кюль. «Ключевой задачей в выращивании стволовых клеток в более крупных тканевых или костно-подобных структурах является обеспечение достаточного количества кислорода. С нашей разработкой теперь можно визуализировать кислородные условия в трехмерных структурах».