Живой конструктор Lego - принцип создания сложных тканей организма биоинженеры из Гарварда - Гранит науки - 2008-08-06

Живой конструктор Lego – так назвали принцип создания сложных тканей организма биоинженеры из Гарварда, работающие над системой самосборки элементов, которые воспроизводят функции органов человека

Основой работы, о которой сообщает июльский номер Трудов Национальной академии наук (Proceedings of the National Academy of Sciences) США, является совместимый с биологической средой гель, который может принимать различные формы. Он усеян живыми клетками и может самоорганизовываться в более сложные структуры, подобные тканям, составляющим тело человека и животных. Как поясняет автор разработки Али Хадемхоссейни (Ali Khademhosseini), биоинженер с Медицинского факультета Гарвардского университета (Harvard Medical School), «живые ткани – это повторяющиеся функциональные единицы». Так, например, печень состоит из одинаковых долек призматической формы, каждая из них имеет в центре разветвленный сосуд, по которому доставляется подлежащая очистке кровь. Этот сосуд и его ответвления окружены клетками, отфильтровывающими токсины, и эти клетки в свою очередь окружены канальцами, которые переносят отфильтрованную кровь к сосудам, отходящим от печени. Традиционный биоинженерный подход заключается в засеве определенными клетками внешнего полимерного каркаса, повторяющего форму органа, с тем, чтобы они проникли внутрь и там самоорганизовались в нечто функционирующее. До некоторого момента так и происходит, но успех этого подхода, который Хадемхоссейни называет «сверху вниз» ограничен. Он предлагает начинать процесс самосборки сложной ткани снизу вверх.

Гарвардские экспериментаторы смешивают клетки в растворе полимера полиэтиленгликоля, затем выливают эту смесь в изложницы-матрицы различной формы – кубиков, звездочек, сфер и прочее. Под воздействием световой вспышки полимерные фигурки застывают. Другая вспышка света вызывает их соединение друг с другом, в этом, собственно, и весь принцип живого Lego, только каждый элемент этого конструктора микронного размера. Что касается самосборки, то в ней задействованы фундаментальные свойства воды и масла: они не смешиваются друг с другом. Вода, капая в масло, принимает сферическую форму, которая, как известно, минимизирует взаимодействие двух веществ. Полимерные элементы живого конструктора гидрофильны, т.е. легко поглощают воду, но избегают масла. И они, в отличие от капли воды, не могут менять свою форму, а потому будучи помещенными в масляную баню с мешалкой, такие «кирпичики» будут стремиться к объединению, чтобы минимизировать контакт с маслом. Так они собираются, а вспышка света скрепляет этот союз полимерных элементов, процесс отчасти контролируется скоростью перемешивания масла, в данном случае – вазелинового. Можно комбинировать разные формы элементов, при повторной сборке структуры укрупняются, и через них можно уже пропускать, например, кровеносный сосуд – сообщает издание Массачусетского Технологического Института (MIT) Technology Review.