Ишшто мне со всею этой красотою теперь делать?..
Тканевая инженерия с самого начала своего существования была ориентирована на медицинское применение, но за сорок с лишним лет своего существования продемонстрировала лишь мизерный прогресс в этом отношении, кардинально несопоставимый с бесчисленным количеством затраченных усилий. До сих пор нет даже концептуального подхода!
В настоящее время на рынке нет подходящих инструментов для полноценной субмикрометровой биопечати, кроме "линейной объемной печати" или ксолографии, являющейся настоящим научным прорывом, однако пока не имеющей ничего общего с "биопечатью".
Общие проблемы, препятствующие клиническому применению всех известных видов биопечати, включают (1) недостаточное разрешение и скорость создания 3D объектов аддитивными способами нефотополимеризационной «биопечати», (2) невозможность мультиматериальной фотополимеризации волюметрическими методами, (3) сложности с адресной доставкой клеток.
Такая же драматическая ситуация и с газотранспортными кровезаменителями (необходимыми в качестве перфузионной культуральной среды для биоинженерных тканей/органов) - (4) отсутствие средств адекватного газообмена из-за токсичности ROS и невозможности удаления CO2.
Поскольку до сих пор никто не удосужился сформулировать минимальные требования к полнофункциональным тканеинженерным структурам, пригодным для медицинского применения, нам пришлось это сделать самим:
По нашему мнению, полнофункциональные биоинженерные тканей должны представлять из себя полые плоскостные шаблоны-заготовки для последующего формирования структурно-функциональных тканевых элементов (тканевых долек либо ячеек) для последующего заполнения смесью клеток и внеклеточного вещества (ВКМ), в сочетании с трубчатыми структурами шаблонов сосудистой - в том числе, в первую очередь, микроциркуляторной - сети (капилляры и спектр сосудов более крупных калибров, вплоть до макроскопического масштаба), а также шаблонов лимфатических, желчных, нефронных, семенных, слюнных, и прочих железистых канальцев, не забывая также о какого-либо рода нейротрофных направляющих для обеспечения предпосылок возможности прорастания вегетативных нервных волокон в последующем. Причем как различные гистионарные, так и трубчатые структуры в проекциях будущего месторасположения специфических элементов цитоархитектоники должны состоять из различных материалов.
Получившийся «гистионарный скаффолд» (ГС), аналог децеллюляризованного органного внекеточного матрикса, впоследствии заселяется клетками в смеси с внеклеточными компонентами паренхимы. «Биочернилами» называть такую смесь глупо, потому назовём это «жидкой паренхимой», хотя она будет не то что бы жидкая, а «золевая».
Добавление клеточных элементов прямо в состав биочернил в случае любых фотополимеризационных методик уменьшает их разрешающую способность, делая невозможной работу даже не в субмикрометровых, а в масштабах нескольких микрометров. Всем же прочим разновидностям не хватает скорости, чтобы перфузия тканевоинженерного конструкта могла начаться до того, как клетки в составах «биочернил» погибнут от гипоксии.
Как видно, в целом на текущий момент не существует никаких аддитивных способов биофабрикации, позволяющих выполнить изложенные требования. Даже все разновидности волюметрической фотополимеризации, кроме ксолографии, потенциально имеющей хорошие перспективы, не имеют даже никаких подходов к исправлению ситуации.Для медицинского применения биопечать должна, во-первых, иметь субмикрометровое разрешение (мы предполагаем, что разрешение порядка 0,1-0,2 мкм будет достаточным для имитации всех функционально важных особенностей цитоархитектоники), а во-вторых, мультиматериальной. Кроме того, как сам процесс печати, так и внесение клеток должны быть разделены по времени.
Для исправления сложившейся ситуации нами предложены:
- Волюметрический метод голографической импульсной фотополимеризации субмикрометровых масштабов для создания "гистионарных скаффолдов" (совокупности будущих шаблонов-заготовок для последующего формирования структурно-функциональных тканевых элементов) на основании математической модели, пригодных к последующему заселению клеточными элементами и созданию будущих специфических элементов цитоархитектоники;
- Подходящий для любых существующих и будущих волюметрических фотополимеризационных методов способ создания предполимеризационной "Морфогенетической Матрицы", решающий задачу создания одновременно прозрачного в оптическом диапазоне и при том мультиматериального полимеризационно-способного объема, состоящего из термочувствительных тканеспецифичных фотополимеров различного состава, размещаемых в избранных локализациях с помощью существующих в настоящее время аддитивных методов. Поскольку ацинусы (тканевые структурные единицы, "дольки") имеют размер не менее нескольких мкм вдоль любой оси, достигая в некоторых случаях тысячи и даже более мкм в одном измерении. Учитывая все это, мы считаем, что разрешение печати 20-30 мкм вполне достаточно для аддитивного создания мультиматериальных морфогенетических шаблонов (форм, матриц), пригодных для последующей объемной фотополимеризации в субмикрометровом масштабе.
- Способ адресной доставки клеток и внеклеточного вещества в избранные места локализации биоинженерных тканей или органов, получаемых любыми аддитивными или волюметрическими способами - разработка "Служебных Проводящих Дисперсионно-Каркасных сетей/систем" (дополнительных капиллярных незамкнутых сетей для адресной доставки клеточных элементов и биологически активных субстратов), совмещённых с "каркасной псевдостромой" (системой укрепления биоинженерной ткани из полимерных тяжей) на основе физиологии и гистологии соответствующей ткани/органа. Можно одновременно внедрять в систему сразу несколько различных СПДКС, что позволит создавать полнофункциональные аналоги практически любых самых сложных тканей, содержащих не только кровеносные, но и желчные капилляры, желчные протоки и т. п. А также в широких диапазонах регулировать при том их плотность и жёсткость. В других случаях (создание, например, аналогов нефронов, или направляющих для последующего прорастания вегетативных нервов) должны быть предусмотрены иные, намного более сложные алгоритмы. Которые пока еще недопридуманы в силу полнейшей никому ненадобности…
- Собственная концепция газотранспортной перфузионной культуральной среды, сочетающая преимущества лучших экспериментальных прототипов (транспорт углекислого газа и антиоксидантные свойства, увеличение времени циркуляции крови) с дополнительными модификациями (гетероаллостерическая регуляция сродства к кислороду в сочетании с вазодилатирующими и антитромботическими свойствами), с молекулярной массой не менее 3500 кДа.
Предположительно, упомянутые нами подходы потенциально разрешили бы большинство «неразрешимых» (и в первую очередь - умалчиваемых!) до сих пор тканевоинженерных проблем, а в перспективе сумели бы «потеснить» трансплантологию минимум на 20-30%, попутно существенно расширив объемы ее применения.
По крайней мере, теперь четко видны направления и перспективы развития, в отличие от беспомощных потуг нынешней «биопечати». Перед которой мы сейчас чувствуем себя стоящими вокруг пыхтящего крутящегося античного Героновского «αιολουπυλη» [эолипила]», нервически теребя в руках кроки эскиза паровой компаунд-машины тройного расширения…
Заострим внимание на том факте, что биоинженерные ткани и органы будут морфологически совершенно не похожи на естественные (подобно тому, как, например, самолёты с планирующими крыльями отличаются от птиц с крыльями машущими) - главное, чтобы справлялись со своими функциями. Спектр же их применений неизбежно выплеснется за пределы и медицины, и даже биотехнологии. В первом приближении - в пищевую промышленность, робототехнику и кинетическое искусство. А далее перспективы становятся совсем уж фантастичными…-------------------------------------
И вот послал ето всё на этот раз в Индию. В связи с чем предвижу какие-нибудь геополитические катастрофы в тамошних палестинах
И вот, собственно говоря, сабж.