Сборку гидрогелевых биоструктур превратили в тетрис
Тайваньские ученые создали платформу для метаматериалов либо трехмерных гидрогелевых моделей биологических структур. Результаты изучения размещены в издании Science Advances.
Гидрогелевые биологические структуры создаются из разнородных элементов, в каковые встроены молекулы либо функциональные частицы. Для производства таких элементов (микрогелей) употребляются различные техники — микроформовка, микрожидкостная сборка и другие, — каковые имеют значительные ограничения. Довольно часто они являются дорогими либо трудоемкими, сборка микрогелей кроме этого воображает трудности: так, автоматизация процесса требует точного магнитного либо оптического управления, а самосборка к архитектурам из разнородных элементов практически не применима.
В новом изучении ученые создали электромикрожидкостную платформу, в которой оба этапа — сборка и производство микрогелей — происходят в жидкой среде. Управление процессами осуществляется посредством электросмачивания (направляет заряженную жидкость к электроду) и диэлектрофореза (приводит частицы в перемещение неоднородным электрическим полем).
Верхний и поперечный разрезы гидрогелевой конструкции из различных материалов (обозначены W, R, G и B) / © Min-Yu Chiang et al.
На протяжении работы элементы (живые клетки, растворимые молекулы) помещаются в резервуары, смешиваются с растворителем на полимеризируемой базе, а после этого дозируются. Помещение элементов на определенный участок платформы является следствием сети электродов. Разнонаправленное воздействие диэлектрофореза и электросмачивания кроме этого разрешает изменять форму и структуру капель материалов.
При достижении нужной конфигурации элементы отверждаются светом и образуют плоские микрогели размером 1 на 1 на 0,1 миллиметра.
Затем микрогели смогут быть размещены в пара слоев и сшиты в конечную архитектуру. Методика делает вероятным применение объектов различных размеров в различных фазах (жёсткая, жидкая) с различными особенностями (к примеру, диэлектрики либо проводники).
Подготовка элементов к сшиванию (А, B, C), сборка капель с красителями (D, E), архитектура по окончании отверждения светом (F, G) / © Min-Yu Chiang et al.
В рамках демонстрации авторы сконструировали из фибробластов и кардиомиоцитов гидрогелевую сердечную мышцу. В течение 48 часов клетки образовали кластеры, каковые уменьшались с частотой 73–91 удар в 60 секунд, что соответствует обычному сердечному ритму в отсутствие регуляции со стороны вегетативной нервной совокупности.
Согласно мнению ученых, платформа может стать общеупотребительным инструментом для сложных гидрогелевых конструкций, а также неестественных органов.