Разработан алгоритм, который оптимизирует проектирование сосудистой системы для 3D-печатных сердец

22:00, Июнь 27, 2025 В США в списках на пересадку органов находится более 100 000 человек, некоторые из которых будут ждать годами, чтобы получить орган, а некоторые могут не выдержать ожидания. Даже при хорошем соответствии есть вероятность, что организм человека отторгнет орган. Чтобы сократить периоды ожидания и снизить вероятность отторжения, исследователи в области регенеративной медицины разрабатывают методы использования собственных клеток пациента для изготовления персонализированных сердец, почек, печени и других органов по требованию. Обеспечение того, чтобы кислород и питательные вещества могли достичь каждой части недавно выращенного органа, является постоянной проблемой. Исследователи из Стэнфорда создали новые инструменты для проектирования и 3D-печати невероятно сложных сосудистых деревьев, необходимых для переноса крови по всему органу. Их платформа, опубликованная 12 июня в Science , генерирует конструкции, которые напоминают то, что мы на самом деле видим в человеческом теле, значительно быстрее, чем предыдущие попытки, и способна преобразовать эти конструкции в инструкции для 3D-принтера. «Возможность масштабирования биопечатных тканей в настоящее время ограничена возможностью создания для них сосудистой сети — вы не можете масштабировать эти ткани, не обеспечив кровоснабжение », — сказала Элисон Марсден, профессор сердечно-сосудистых заболеваний Дугласа М. и Нолы Лейшман, профессор педиатрии и биоинженерии в Стэнфорде в школах инженерии и медицины и соавтор статьи. «Мы смогли заставить алгоритм для создания сосудистой сети работать примерно в 200 раз быстрее, чем предыдущие методы, и мы можем создавать его для сложных форм, таких как органы». Сосудистая сеть на уровне органов Когда кровь перекачивается в орган тела, она перемещается из большой артерии в более мелкие разветвленные кровеносные сосуды, где она может обмениваться газами и питательными веществами с окружающими тканями. В большинстве тканей клетки должны находиться на расстоянии толщины волоса от кровеносного сосуда, чтобы выжить, но в тканях с высокими метаболическими потребностями, таких как сердце, это расстояние еще меньше — в кубе размером с миллиметр может быть более 2500 капилляров. Все эти крошечные кровеносные сосуды в конечном итоге снова соединяются, прежде чем покинуть орган. Эти сосудистые сети не стандартизированы; органы бывают разных форм, и даже между двумя сердцами одинакового размера существует большое разнообразие. До этого момента создание модели реалистичной сосудистой сети, которая подходит уникальному и сложному органу, было сложным и невероятно трудоемким. Вместо этого многие исследователи полагались на стандартизированные решетки, которые хорошо работают в небольших моделях тканей, но плохо масштабируются. Марсден и ее коллеги создали алгоритм для создания сосудистых деревьев, которые точно имитируют архитектуру кровеносных сосудов органов, и сделали программное обеспечение доступным для использования любым человеком через свой проект с открытым исходным кодом SimVascular . Они включили моделирование динамики жидкости, чтобы гарантировать, что сосудистая сеть будет равномерно распределять кровь и успешно сократит время, необходимое для создания сети, при этом избегая столкновений между кровеносными сосудами и создавая замкнутый контур с одним входом и выходом. «Потребовалось около пяти часов, чтобы создать компьютерную модель дерева для васкуляризации человеческого сердца. Мы смогли достичь плотности, при которой любая клетка в модели находилась бы на расстоянии около 100–150 микрон от ближайшего кровеносного сосуда, что довольно хорошо», — сказал Закари Секстон, научный сотрудник в лаборатории Марсдена и соавтор первой статьи. Конструкция содержала один миллион кровеносных сосудов. «Эта задача ранее не выполнялась, и, вероятно, с предыдущими алгоритмами на ее решение ушли бы месяцы». Хотя 3D-принтеры пока не способны печатать такую мелкомасштабную и плотную сеть, исследователи смогли разработать и напечатать сосудистую модель с 500 ответвлениями. Они также протестировали более простую версию, чтобы убедиться, что она может поддерживать клетки живыми. Используя 3D-биопринтер, который печатает живыми клетками вместо смолы или металла, исследователи создали толстое кольцо, загруженное эмбриональными клетками почек человека, и построили сеть из 25 сосудов, проходящих через него. Они прокачали жидкость, загруженную кислородом и питательными веществами, через сеть и успешно сохранили большое количество клеток в непосредственной близости от сосудистой сети. «Мы показываем, что эти сосуды можно проектировать, печатать и они могут поддерживать клетки живыми», — сказал Марк Скайлар-Скотт, доцент кафедры биоинженерии и соавтор статьи. «Мы знаем, что нужно работать над ускорением печати, но теперь у нас есть этот конвейер для очень эффективного создания различных сосудистых деревьев и создания набора инструкций для их печати». Биопечатное сердце Исследователи быстро отмечают, что эти сосудистые сети пока не являются функциональными кровеносными сосудами — это каналы, напечатанные с помощью 3D-матрицы, но в них нет мышечных клеток, эндотелиальных клеток, фибробластов или чего-либо еще, что им нужно для самостоятельной работы. «Это первый шаг к созданию действительно сложных сосудистых сетей», — сказал Доминик Рютше, научный сотрудник в лаборатории Скайлар-Скотт и соавтор статьи. «Мы можем печатать их с невиданной ранее сложностью, но они пока не являются полностью физиологическими сосудами. Мы работаем над этим». Превращение этих конструкций в функционирующие кровеносные сосуды — лишь один из многих аспектов биопечати функционирующего человеческого сердца, над которым работают Скайлар-Скотт и его коллеги. Они также изучают, как побудить самые маленькие кровеносные сосуды — те, которые слишком малы или слишком близко расположены для печати — расти самостоятельно, улучшая возможности 3D-биопринтеров, делая их более быстрыми и точными, и выращивая огромное количество клеток, которое им понадобится для печати целого сердца. «Это критически важный шаг в процессе», — сказала Скайлар-Скотт. «Мы успешно сгенерировали достаточно клеток сердца из человеческих стволовых клеток, чтобы напечатать целое человеческое сердце, и теперь мы можем спроектировать хорошее, сложное сосудистое дерево, чтобы поддерживать их питание и жизнь. Сейчас мы активно соединяем их: клетки и сосудистую сеть в масштабе органа»....

Читать полный текст на android-robot.com

Поделиться новостью в Facebook Поделиться новостью в Twittere Поделиться новостью в VK Поделиться новостью в Pinterest Поделиться новостью в Reddit

Hardware

В России разработан «умный» браслет для пожилых людей Разработан «умный» браслет, который автоматически передаёт информацию о состоянии здоровья и отслеживает показатели состояния Студент Новосибирского государственного университета создал умный браслет, который помогает следить за здоровьем пожилых людей и тех, кто имеет ограничения по здоро …

Наука и Технологии 11:00, Май 30, 2025 | ferra.ru

Выбираем мобильный кондиционер: алгоритм и подборка оптимальных моделей Для начала напомним, работает мобильный кондиционер. Подробно об этом мы уже писали, но повторим главную мысль: любому полноценному кондиционеру необходим отвод теплого воздуха за границу помещения. Поэтому в сплит-системах есть два блока: внешний как раз служит для рассеивания тепла. Моби …

Наука и Технологии 14:00, Апрель 30, 2025 | ichip.ru

Лев, который всё делает без удовольствия. Что за мем заполонил соцсети и при чём тут психология Хотя социальные сети всё больше захватывают сгенерированные нейросетями мемы со странными животными, привычные картинки с надписями всё ещё помнят и активно используют. В мае 2025 года в Рунете завирусился новый мем про льва. Почему он всё делает без удовольствия, при чём тут психологическ …

Промышленность и Энергетика 05:00, Май 15, 2025 | secretmag.ru

Алексей Кузовкин: ИИ дополняет традиционные системы защиты в борьбе с кибератаками Каждые 39 секунд в мире происходит кибератака. Финансовые потери от преступлений в сети исчисляются триллионами долларов, а масштабы угроз растут: от точечных фишинговых атак до государственных кибервойн. Традиционные системы защиты, основанные на сигнатурном анализе и правилах, напоминают …

Наука и Технологии 08:00, Июнь 27, 2025 | android-robot.com

В Госдуме ответили на предложение создать резервный фонд пенсионной системы Сегодня нет необходимости создавать дополнительный пенсионный фонд, считает член комитета Госдумы по труду, социальной политике и делам ветеранов Светлана Бессараб. Своим мнением она поделилась в разговоре с «Лентой.ру».Ранее эксперты РАНХиГС и Института экономической политики имени Е.Т. Г …

Новости 15:51, Октябрь 26, 2022 | compromat.group

Три системы — одно здоровье: почему важно не откладывать визит к ЛОРу Система дыхания, слуха, обоняния — это три взаимосвязанные функции нашего организма, которые обеспечивают не только комфорт, но и здоровье в целом. Эти системы тесно взаимодействуют друг с другом, проблемы в одной из них могут повлиять на другую. Оториноларинголог (ЛОР) — это специалист, к …

Медицина 22:42, Апрель 4, 2025 | versiya.info

Почему биометрия небезопасна: недостатки системы, которыми пользуются киберпреступники Закон о действии идентификации с помощью биометрии появился в 2018 году. Главной целью ее введения было облегчение доступа граждан ко многим услугам и процедурам, включая банковским, удаленно. Однако большинство мнений сегодня выступает против биометрии, поскольку удобство такой идентифика …

Новости 00:12, Апрель 3, 2025 | gorodbryansk.info

Обзор системы жидкостного охлаждения Thermalright Frozen Guardian 360 White Thermalright оценила систему жидкостного охлаждения для центрального процессора Frozen Guardian 360 White в космическую для подобного устройства сумму. В некоторых азиатских онлайн-магазинах ее можно найти за 220-300$, однако в отечественной рознице модификация стоит примерно 25000-32000 р …

Интернет и Игры 22:00, Март 29, 2025 | itndaily.ru

Врач Уланкина: частое поедание суши может привести к нарушениям нервной системы Суши и роллы многие считают здоровой пищей, но это заблуждение. Как пояснила врач-эксперт лаборатории «Гемотест» Ольга Уланкина, эти блюда часто содержат опасные количества соли, сахара и калорийных добавок. И это ещё не самое опасное. Рассказываем, в чём таится главная угроза чрезмерной л …

Промышленность и Энергетика 07:00, Июнь 20, 2025 | secretmag.ru

BAIC отзывает почти 19 тысяч автомобилей российской сборки для установки системы ЭРА-ГЛОНАСС Китайский бренд BAIC объявил о старте крупной сервисной кампании, в рамках которой на установку системы экстренного оповещения направляются все автомобили марки, выпущенные на калининградском предприятии «Автотор» в 2023 и 2024 годах. В общей сложности в сервис приглашаются 18 559 машин. П …

Наука и Технологии 20:00, Апрель 3, 2025 | itzine.ru

«Камри» - дешевая поделка, по сравнению с ним: Toyota Crown - тот «японец», который нам нужен Настоящее японское качество, недоступное нам. Toyota Crown стал одним из самых популярных автомобилей, которые привозили из Японии в Россию. До сих пор на дорогах передвигаются машины в достойном состоянии и с полностью исправными силовыми агрегатами, что свидетельствует о феноменальной на …

Авто / Мото 23:00, Май 4, 2025 | versiya.info

$1,8 млн на чип, который «думает» как мозг: BrainChip и Raytheon создают технологию для автономных систем Компания BrainChip Holdings объявила о партнёрстве с Raytheon Company (в составе RTX) для выполнения контракта Исследовательской лаборатории ВВС США (AFRL) на $1,8 млн. Проект, зарегистрированный под номером AF242-D015, направлен на внедрение нейроморфных технологий в обработку радиолокаци …

Наука и Технологии 22:20, Апрель 5, 2025 | ixbt.com

Алексей Кузовкин рассказывает, как создать пароль, который не взломать даже суперкомпьютеру Раньше ключ от квартиры был главным сокровищем многих людей. Сегодня «цифровые ключи» — пароли — защищают гораздо большее: деньги, личные фото, переписку, рабочие файлы. И этими ключами интересуются тысячи «цифровых воришек» по всему миру. Ежедневно в новостях мелькают истории о взломанных …

Software 09:00, Апрель 30, 2025 | android-robot.com

Как написать диссертацию без лишних заморочек? ЭкспертМиК - сервис, который решит все ваши проблемы Если вы студент, аспирант или ученый, то вы наверняка знаете, как трудно найти качественные и актуальные материалы для написания научных работ. Поиск по интернету занимает много времени и не всегда дает желаемый результат. Как же быть в такой ситуации? Есть один простой и удобный способ - …

Технологии 23:18, Апрель 5, 2025 | versiya.info

В Курской области задержан наркодилер, который собирался делать закладки по городу горняков В Железногорском районе стражи порядка задержали с поличным мужчину, в момент изготовления им тайников-закладок с запрещенными веществами растительного происхождения. Вес изъятых у него при досмотре наркотиков сулит гражданину весьма длительный срок за решеткой. Двадцативосьмилетний мужчин …

Новости 10:00, Июнь 7, 2025 | takt-tv.ru

В Курске проходит смотр художественного творчества работников системы образования в рамках празднования Великой Победы В Курске на базе Дворца пионеров и школьников прошел первый день смотра, посвященного году Защитника Отечества и празднованию 80-летия со дня Победы. Педагогические коллективы из различных учебных заведений региона продемонстрировали публике и жюри творческие работы, общей тематики памяти …

Новости 23:00, Апрель 3, 2025 | takt-tv.ru

Ключ к независимости в производстве чипов: Huawei тестирует передовой EUV-литограф, который сможет заменить «санкционные машины» Китай делает значительный шаг вперёд в разработке технологий экстремальной ультрафиолетовой (EUV) литографии, которая долгое время оставалась прерогативой нидерландской компании ASML. Новый литографический комплекс, проходящий тестирование на заводе Huawei в Дунгуане, использует инновацион …

Наука и Технологии 17:00, Март 10, 2025 | ixbt.com

"Есть память о человеке, который захотел уйти, и это его решение". Анна Седокова ответила на критику после смерти Яниса Тиммы Анна Седокова впервые прокомментировала ситуацию с травлей, развернувшейся в её отношении после смерти бывшего супруга Яниса Тиммы. В своём обращении певица заявила, что близкие спортсмена, обвиняющие её в его самоубийстве, используют трагедию в собственных интересах. Она также опровергла …

Культура и Искусство 23:54, Апрель 2, 2025 | spletnik.ru

"Все пройдут все круги ада, потом станут человечнее". Агата Муцениеце высказалась о поведении сына от Павла Прилучного, который живёт с отцом и не общается с ней Агата Муцениеце поделилась своими мыслями о ситуации, сложившейся вокруг её сына Тимофея. Уже больше года мальчик живёт с отцом, Павлом Прилучным, и отказывается от общения с матерью. 36-летняя актриса дала небольшое интервью программе "Хватит слухов!", в котором выразила надежду, что прич …

Звёзды 09:00, Апрель 19, 2025 | spletnik.ru

«Это переломный момент в поиске жизни за пределами Солнечной системы». Ученые нашли доказательства существования жизни на другой планете Ученые, использующие космический телескоп «Джеймс Уэбб», совершили потенциально знаменательное открытие, получив, по их словам, самые убедительные на сегодняшний день признаки возможного существования жизни за пределами нашей Солнечной системы, обнаружив в атмосфере чужой плане …

Наука и Технологии 11:00, Апрель 17, 2025 | ixbt.com

"День отца — отстой". Хейли Бибер ответила Джастину Биберу, который ранее "унизил" её в День матери. Певец “послал” её и сына 31-летний Джастин Бибер, который ранее намекнул на проблемы в своём браке, снова опубликовал в соцсетях несколько странных фото с женой Хейли и их сыном Джеком, сопроводив их неоднозначными подписями. Певец выложил снимки в честь своего первого Дня отца. На них он позирует в новых золотых …

Мода, женское, сплетни 12:00, Июнь 16, 2025 | spletnik.ru