Немецкие исследователи из Института Фраунгофера работают над новым типом биочернил для 3D-печати искусственных тканей в рамках проекта PhysioINK. У их состава в качестве ключевых белков используются коллаген и эластин — структуры, которые входят в состав кожи, кровеносных сосудов и других человеческих тканей. Уже достигнут первый результат: созданы трёмерные модели кожной ткани, что свидетельствует о прогрессе на пути к более реалистичным тканям для исследований и тестирования. Биочернила имеют цель позволять печать с одновременной сохранностью живых клеток и формированием устойчивой ткани после нанесения. Источник описывает идею и промежуточные достижения проекта PhysioINK.

Одной из ключевых задач биопечати остаётся баланс между текучестью состава и его быстрой превращаемостью в прочную трёхмерную структуру после выхода из сопла. Чтобы удержать нужную текучесть без преждевременного застывания, учёные применяют сульфат целлюлозы, который временно стабилизирует молекулы коллагена. Этот приём помогает смеси не превращаться в гель до нужного момента печати, после чего начинается этап фиксации структуры за счёт последующей теплоактивации. В тексте подчёркивается, что в процессе использования биочернил должны сохраняться клетки и возможность их нанесения тонкими слоями.

При нагревании начинается второй этап: коллаген самопроизвольно организуется и формирует волокнистую структуру, что превращает текучую биочернилу в белковый каркас, близкий по строению к естественной межклеточной среде. Этот температурный режим рассматривается как один из ключевых элементов технологии, который вместе с высокой концентрацией коллагена позволяет контролировать стабильность смеси и предотвращать её преждевременное превращение в гель до выхода печатающей головки. В результате печати первоначальная жидкость превращается в более устойчивую тканеподобную структуру.

Существенное отличие PhysioINK от ряда существующих биопечатных подходов состоит в том, что базу формируют физиологические белки, а не синтетические полимеры или chemically modified природные материалы. Исследователи подчёркивают намерение сделать основу биочернил именно из белков, естественно встречающихся в тканях организма. Коллаген обеспечивает прочность ткани, а эластин — её способность растягиваться и возвращаться к исходной форме; вместе они должны лучше воспроизводить механические свойства биологических тканей. В ключевых моментах статьи отмечается, что полная замена органов не достигнута, а задача состоит в создании более реалистичных каркасов и моделей для дальнейших шагов.

Авторы не снимают ограничения проекта: на пути к функциональным человеческим органам остаются вопросы формирования кровеносной сети, обеспечение жизнеспособности большого числа клеток без дефицита питательных веществ и поддержание их жизнеспособности в течение длительного времени. Впрочем, как отмечается, уже созданные более реалистичные трёхмерные модели тканей могут найти применение в биомедицинских исследованиях, изучении заболеваний и тестировании лекарственных препаратов. В перспективе дальнейшее развитие технологии может приблизить создание более сложных искусственных тканей и расширить спектр возможных задач проекта PhysioINK.