Печать клетками
Автор: old.medach.pro

Заветная цель поставить на поток печать органов человека всё ещё далека от претворения в жизнь, но процесс печати несложных сегментов ткани и небольших структур совершенствуется с внушающей оптимизм частотой.

В наше время складывается впечатление, что не поддаётся исчислению количество заслуживающих внимание направлений, в которых 3D принтеры могут радикально изменить медицину - от печати искусственных трахей, благодаря которым несколько юных пациентов смогли дышать, до печати протезов носов, ушей для пациентов взрослых и даже клюва для пострадавшего пингвина из зоопарка. Перспектирвные проекты, мотивированные воплотить потенциал 3D печати к радикальному изменению способа разработки и изготовления продуктов, стали возникать во впечатляющих количествах, преследуюя цель применить технологии для печати клеток и тканей, для так называемой биопечати. На данный момент технология позволяет создавать только ткани человека примитивной организации и размером чуть больше, чем почтовая марка. Более того, изготовленным тканям часто не хватает функциональности своих аналогов из тела. В результате коммерческие усилия в направлении биопечати используются для тестирования токсичности препаратов  или моделирования болезней, а не на создание полностью функциональных органов для трансплантации.

Параметры печати

Существует несколько технологий для 3D биопечати, каждая выгодна в определённом секторе в зависимости от применения (см. приложение 1). То, что они имеют общего, - это способ ввода и принцип печати. Все биопринтеры начинают печать с получения трехмерного изображения нужного объекта и затем создают 3D ткани путем укладки клеток слой за слоем. Некоторые технологии печатают клетки в поддерживающих каркасных структурах из разных материалов, например, коллаген или гидрогель (обычно сделанных из синтетических полимеров - полигликолевой кислоты или альгината, перекрестно сшитых с водой), которые не только обеспечивают поддержку клеток во время печати, но могут также служить в качестве удаляемого наполнителя для создания каналов или пустот в растущих тканях, через которые могут быть позже доставлены кислород и другие питательные вещества. Биопечать позволяет создавать различные структуры простым наслоением клеток в разной концентрации в трехмерном пространстве или путем подачи факторов роста и других сигнальных молекул в количествах, зависящих от требуемой организации построения. 3D принтеры уже стали важными инструментами биоинженерии, что наглядно продемонстрировано огромным количеством изощрённых методов их применения. В начале прошлого года команда врачей и ученых в университете Мичиган в Анн-Арборе использовала 3D биопечать для изготовления заказного трахеального фиксатора из биоразлагаемого поликапролактона, который был обернут вокруг недоразвитого бронха и части трахеи двухмесячного младенца. Через неделю младенец был постепенно отучен от аппарата искусственного дыхания и начал дышать самостоятельно (1). В феврале исследователи из Института Корнелла продемонстрировали возможность использования трехмерного принтера для создания индивидуально заказанного протеза человеческого уха в течение нескольких часов. Исследователи использовали оцифрованное трехмерное изображение человеческого уха, чтобы напечатать матрицу. Они ввели в матрицу коллаген, полученный из хвостов лабораторных крыс, затем добавили хрящевые клетки, взятые от ушей коров, и имплантировали матрицу под кожу крысам. Через три месяца хрящевые клетки выросли и сформировали форму человеческого уха (2). Хотя 3D печатные технологии  достаточны для создания маленьких отрезков тканей, хряща и кости, есть те, кто сомневается, что это технологии способны на что-то большее. « Я  думаю, многое из того, что говорится — это амбиции», - говорит Брайан Дерби, профессор материаловедения в Университете манчестерской школы материалов. "По факту даже не ясно, можно ли называть тканью то, что создается посредством данных технологий, - отмечает он. - Определение такой материи очень широко». Молодые компании стремятся достичь каких-то целей в сроки, которые будут приносить доход, подчеркнул Дерби. Трехмерные блоки клеток, созданные биопечатью, размером всего несколько сотен микрометров. Через них легко будут проникать питательные вещества, и, соответственно,  эти клетки легко будет культивировать в небольшие кусочки ткани. Но переход от этих кусочков к большим структурам более сложен, говорит Дерби. Хотя некоторые ткани, например, хрящ, легко печатать, потому что они не требуют обширной васкуляризации, клетки во многих органах должны быть на расстоянии не более 150-200 микрометров — ширина нескольких человеческих волос — от капилляра, чтобы выжить. «Вы переходите от чего-то ничтожно малого, что вы культивируете как розу под колпаком на пустынной планете, к чему-то, имеющему сложную структуру. В этой связи вам нужно вводить сосудистую сеть или сеть неваскуляризированных каналов для поступления питательных веществ. Мы всё ещё ждём прорыва на этом уровне», - говорит Дерби. На самом деле увеличение внимания со стороны средств массовой информации обусловлено не каким-то особенным технологическим продвижением, говорит Дитмар Хатмэтчер, профессор биомедицинских технологий в Квинслендском Университете Технологии в Брисбене, Австралия. Это скорее сочетание других факторов в игре. Падение стоимости 3D принтеров и растущие возможности открытого программного обеспечения сделали 3D печать актуальным направлением. Популярность принтеров, особенно среди молодых людей, которые возились с ними, печатая всё от еды до игрушек, и замечательный фактор их адаптации к печати человеческих тканей, оказали сопутствующий эффект на исследования. “Десять лет назад было трудно увлечь инженера программного обеспечения для работы со мной над биопечатью, - говорит Хатмэтчер. - Сегодня из-за распространённости технологий студенты знают, что у них есть возможность поработать над проектом, данные которого вполне могут быть опубликованы в крупном журнале", - объясняет он. Исследователи начали экспериментировать с 3D принтерами более десяти лет назад, используя их в качестве средства увеличения скорости производства биоматериалов. В то же время большинство технологов скрупулёзно, вручную создавали каркасы желаемой формы из биосовместимых и биоразлагаемых полимеров. 3D печать предлагает решение, как ускорить этот процесс и  сделать его воспроизводимым. Идея не нова. Индустрия автомобилестроения, например, также использовала компьютерное проектирование и 3D печать для производства деталей десятилетиями, так что в целом было легко адаптировать программное обеспечение и аппаратные средства для печати каркасов для клеток. Первое медицинское приложение для 3D принтеров было, по сути, предназначено для печати каркасов. Хатмэтчер, например, помогал основать компанию Osteopore в Сингапуре девять лет назад — дочернее предприятие Национального Университета Сингапура, которое специализируется на создании биоразлагаемых каркасов. Они делаются  из полимеров и комбинированных материалов, таких как поликапролактона трикальцийфосфат, которые могут быть добавлены с мезенхимальными стволовыми клетками и факторами роста для улучшения заживления человеческих костей и хрящей (3). Такая же технология может быть адаптирована для печати каркасов для реконструкции тканей груди у пациентов с раком груди с использованием их собственных стволовых клеток, говорит Хатмэтчер, который также является старшим научным сотрудником в Институте Перспективных Исследований Технического Мюнхенского Университета. Каркасы, или матрицы, могут быть сделаны индивидуально по трехмерным сканам груди пациента, а клетки могут быть взяты из жировой ткани, добытой методом липосакции. Как только жировая ткань добавлена в матрицу, она имплантируется пациенту, где жировая ткань созревает, а матрица с течением времени облитерируется. Эта технология может быть применена в клинике уже в течение трёх лет, предполагает он. Хотя лаборатория Хатмэтчера также исследует технологии печати клеток, а не просто каркасы, «такая технология весьма далека от воплощения в клинике», говорит он. Клетки требуют непрерывного доступа к питательным веществам, кислороду и соответствующей температуры и влажности. В то время как инженеры нашли множество технических решений, «биологический аспект остаётся большим вопросом», - говорит Дерби. «Оптимизм так и излучается инженерами, которые говорят: «мы можем сделать это», - но такая смелость лишь отражает отсутствие понимания биологической сложности», - добавляет он. - Я не наблюдаю согласованного подхода, где оба, инженеры и клеточные биологи, понимали бы проблемы с точки зрения друг друга». Хатмэтчер соглашается: "После печати мы должны удостовериться, что клетки сформировали архитектуру и строение, достаточно похожие на настоящую ткань. Это одна из приоритетных задач в этом направлении. И мы по-прежнему нуждаемся в том, чтобы знать больше о том, как мы можем направлять биологию». Опухоль поджелудочной железы созданная с помощью 3D принтера из диссоциированных опухолевых клеток (справа) напоминают настояющую опухоль (крайне право) Опухоль поджелудочной железы, созданная на 3D-принтере из диссоциированных опухолевых клеток (слева) , напоминают настоящую опухоль (справа). Источник: Brittany AllenPeterson, Oregon Health & Science University Опухоль поджелудочной железы, созданная на 3D-принтере из диссоциированных опухолевых клеток (справа) , напоминают настоящую опухоль (крайне правый рисунок). Источник: Brittany AllenPeterson, Oregon Health & Science University

Производящие компании

Недостаток знаний, однако, не удержал молодые компании. На самом деле, это почти не важно. «Мы влияем на развитие биологии», - говорит Майкл Ренард, исполнительный вице-президент коммерческой деятельности компании Organovo. Основанная в Сан-Диего в 2007 году, Organovo рано вступила в коммерческий сектор биопечати, обладая фирменной платформой для биопечати NovoGen, впервые разработанной и лицензированной Габором Форгаксом в Университете Миссури (4). Компания вышла на открытые рынки в 2012 с помощью процесса обратного слияния, и привлекла при этом $ 15,2 млн финансирования. Со слов Ренарда, технически сильная сторона компании в выборе и приобретении соответствующих клеток и подготовки их к печати. После того как клеточные комплексы собраны в «правильную архитектуру», говорит он, природа делает свое дело. «Характерно для нашей работы то, что когда мы собираем эти клетки определенным образом, они самоорганизуются и начинают работать как единая система», - добавляет он. Чтобы создать ткань печени, например, компания использует  три основных типа клеток: гепатоциты, фибробласты и эндотелиальные клетки на разных стадиях дифференцировки (5). Результатом является кусочек ткани печени, который может созревать как в биореакторе, так и в живом организме. Компания также печатала сердечную мышцу, трансплантат нервной ткани, лёгочную ткань и костную, говорит Ренард. «Что мы имеем в окончании процесса — это выглядящую натуральной ткань, которая функционирует как настоящая человеческая ткань и биохимически, и гистологически», - говорит он. Ренард признает, что существующие технологии пока не могут произвести целый функционирющий орган. Но в долгосрочной перспективе компания ставит целью разобраться с большинством типов клеток, которые нужны для образования органа, и подтолкнуть их к особенному пути развития. В то же время Organovo планирует создавать ткани, которые функционируют как настоящие, для использования в медицинских исследованиях, нужных для достижения задач в обозримой перспективе. Organovo объявила о сотрудничестве с несколькими корпорациями, заинтересованными в тестировании лекарств: Орегонский Университет Науки и Здоровья в Портланде, который будет использовать технологии Organovo для создания опухолевых тканей, чтобы исследовать  эффективность лекарственных смесей, и Национальный Центр США по Продвижению Науки, который продвигает науку в практику. Со слов Ситты Ситтампалам из офиса Стратегического Альянса в  Национальном Центре США по Продвижению Науки, центр планирует использовать технологии Organova для биопечати тканей кожи для проверки токсичности, результаты которой будут сравниваться с традиционными анализами. Вдобавок, пилотная программа в Национальном институте Глаза США стремится использовать технологии Organovo в сотрудничестве с  Национальным Центром США по Продвижению Науки, чтобы создавать ткани сетчатки с помощью индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и использовать ткань для тестирований химической токсичности в рамках федеральной программы «Токсикология в двадцать первом веке». Похожая технология состоит на службе у  компании Cyfuse Biomedical из Токио. Компания была соучреждена Коичи Накаяма из Университета Сага с грантом в $4,2 миллиона, управляется совместно японской Организацией развития новых энергетических и промышленных технологий и Университетом Кюсю. С момента основания компания получила дополнительно $6,3 миллиона из венчурного финансирования. Патентованная технология Cyfuse, однако, не задействует биопринтер. Она скорее основана на ручном культивировании клеточных скоплений в планшетках с микролунками, где затем используется специализированный робот, который помещает каждое сферообразное клеточное скопление на пластинки, оборудованные игольчатыми выступами, сохраняющими каждый агрегат на своем месте, буквально нанизывая их. Таким образом, клеточные скопления могут быть организованы в форму желаемой геометрической фигуры. Дальше клеточные скопления развиваются несколько дней, после чего выступы удаляются, а ткань развивается дальше. Хоть это и не печать как таковая, «мы вводим трехмерные данные, и получаем на выходе трехмерный объект, - говорит Накаяма. - Наши технологии подпадают под общее определение 3D печати». У Cyfuse есть три текущих проекта, все на стадии доклиничеких испытаний. Первый заключается в использовании аутологичных мезенхимальных клеток стромы для создания тканевого импланта, который при введении в живой организм позволяет регенерировать суставной хрящ и субхондральную кость. Второй заключается в изготовлении кровеносных сосудов, которые легче создавать, потому что они не требуют васкуляризации. Третий проект преследует цель создания печеночной ткани для исследований трансплантации или для проверок на токсичность. Еще одна компания-новичок, TeVido BioDevices, была основана в 2012 сочетанием частного финансирования и грантов Национального научного фонда США, говорит Скотт Коллинс, главный технолог. Техасская компания Austin, которая была соучреждена Томасом Боландом из Университета Челмсон в Южной Каролине, стремится к созданию индивидуальных трансплантатов для реконструкции после перенесённого рака груди. Используя преадипоциты как стартовый материал, они создают ткани для улучшения реконструкции альвеолярной области и заполнения пустоты после секторальной резекции опухоли молочной железы. Пока исследования находятся на доклинической стадии. «Подлинной целью компании было внесение тканно-инженерных технологий на рынок», - говорит Коллинс. Но сейчас, годы, если не десятилетия, спустя, эта цель трансформировалась в вопрос, какие продукты могут быть реализованы проще с биологической и нормативной точек зрения.

Скорее клетки, чем органы

Переключение компаний на краткосрочные осязаемые цели не новость для ветеранов раздела тканевой инженерии, таких как Энтони Аталы, директора Института регенеративной медицины в Винстон-Салем, Северная Каролина. «Я помню кое-кого с конференции тканевых инженеров 18 лет назад, кто объявлял, что создание целого человеческого сердца будет возможным в ближайшие десять лет», - говорит он. Проблема не только в том, что технология 3D печати сегодня еще не на той стадии, когда она может выпускать полностью функциональные и устойчиво жизнеспособные ткани для трансплантации, проблема также в том, что для этой технологии остаются сложнейшие нормативные препятствия. Атала пересаживал первые искусственно созданные мочевые пузыри, выращенные из собственных тканей мочевых пузырей пациентов, более 10 лет назад. Эта технология всё ещё на 2 стадии клинических испытаний и продвигается в Винстон-Салем, а также компанией Tengion. «Прыжок в человеческое тело является критическим», - говорит Атала. Любые бионапечатанные тканевые импланты, скорее всего, подпадают под нормативные требования биологических лекарств и также обязаны придерживаться строгих производственных норм. «Между опытами и применением лежит по крайней мере десять лет запутанных дорог нормативных препятствий», - соглашается Дерби. Достичь клиники для 3D биопечатных компаний будет, вероятно, долгим и рискованным процессом, и, как к решению этих вопросов, а также как к стратегии управления нормативными процессами, компании склоняются к исследованию применимости для краткосрочных коммерческих сделок. Одно из таких применений заключается в использовании напечатанных клеток для анализов токсичности препаратов. Традиционные двухмерные системы клеточных культур млекопитающих обеспечивают только грубое, приближённое представление о токсических эффектах препаратов и химических веществ в организме. Например, первичные гепатоциты становятся недифферинцированными и гибнут за несколько дней, если их культивировать монослоем (6). Кроме того, теряется одной из первых в процессе культивирования функция образования многих важнейших ферментов, таких, как цитохром Р450s, ответственных за метаболизм лекарств, необходимых для анализов на токсичность при исследовании лекарств. Organovo объявила, что трехмерная ткань печени вырабатывает такие печеночные вещества, как трансферрин, холестерол, альбумин от пяти до девяти раз эффективнее в перерасчете на клетку, чем двухмерная ткань. Компания также констатировала, что эта печеночная ткань может выживать неделями, данные были предоставлены в ходе стендового заседания на конференции Американского общества клеточной биологии в декабре 2013.

Получение выгоды с печати

Второе направление получения прибыли — это изготовление самих принтеров. Тогда как 3D принтеры  могут быть «с полки» использованы и используются в некоторых медицинских установках, где материалы постоянны и воспроизводимы, биопечати с клетками или другими биологическими материалами требуется некоторое внедрение, адаптация. Небольшой островок промышленности образуется вокруг компаний, рассчитывающих получить прибыль от адаптации или изобретения биопринтеров, которые удовлетворят потребности исследователей. Formlabs из Сомервилля, Массачусеттс, дочернее предприятие Массачусетского технологического института, - одна из таких компаний. Растёт привлечение средств, за счет чего даётся толчок к поддержке развития недорогих 3D принтеров. Как бы то ни было, во многом развитие технологий в этом направлении — это заслуга исследователей, так как академики продолжают возиться с оборудованием для клеточной печати. По факту, подавляющее большинство используемых сейчас 3D принтеров были сделаны на заказ для конкретных целей, в то время как исследователи продолжают расширять диапазон своих манипуляций. Например, в лазерном центре в Ганновере, Германия, Лотар Кох перенастроил свой лазерный биопринтер для печати многоклеточных трехмерных тканевых конструкций. Используя фибробласты и кератиноциты, он показал, что лазерная печать может создавать кожу послойного строения, состоящую из дермы и эпидермиса, что имитирует структуру настоящей кожи (7). В Институте сердечно-сосудистых инноваций в Луисвилле, Кентукки, Джеймс Б. Хойинг работает с местным стартапом Advanced Solutions Life sciences, чтобы разработать принтер с шестью осями (против обычного с тремя осями), который сможет вращаться почти на 360 градусов. В Центре исследовательского совета инженерных и физических наук по инновационному производству в регенеративной медицине университета Ноттингема, Великобритания, лаборатория Кевина Шейкшефа пробует использовать фазовые трансформации различных материалов, чтобы создать новые чернила — чернила, которые остаются жидкими при определённых температурах, например, но затем твердеют или желируются при температуре 37 °C чтобы стать опорной структурой для клеток. Его лаборатория работает в первую очередь над костной тканью, которая из жидкости, которой можно печатать, затвердевает в кость, требуя «резкого изменения свойств материалов», говорит он. Третьи работают на перекрёстке материаловедения и биотехнологии, больше изучая каркасные материалы. Хотя гидрогель часто используется для фиксации клеток на их место, он может быть помехой клеточной миграции, пролиферации и формированию внеклеточного матрикса. «Большинство гидрогелей, используемых сейчас в биопечати,были разработаны для других целей, - говорит Хатмэчер, - и не предназначались специально для клеточной печати». Каркасные материалы в основном фокусе исследований лаборатории Хатмэчера. Но путь к биологическим материалам бросает вызовы. Биочернила не обладают прочностью пластика или резины, сделанное из мягких материалов печатное изделие не сохраняет свою форму; применение силы в печати необходимо отрегулировать в соответствии с вязкостью материала. Академикам, таким как Хойинг,  предоставляется удобный случай. Advanced Solutions Life Sciences разрабатывает базу данных материалов различной вязкости, которые они будут включать в автоматизированное проектирование. «Мне не нужно понимать свойства материала, или быть материаловедом. Я просто могу спроектировать свою структуру, а система печати позаботится об остальном», - говорит он. Хойинг видит пути решения сложной задачи компенсации удаления нерва в использовании стволовых клеток (нервные клетки растут плохо) или с помощью проводов, изготовленных из проводящих биоматериалов.

Двигаясь к заветной цели

Для несгибаемых инженеров ткани "конечная цель - это создание начальных условий для органа в самостоятельной форме", - говорит Коллинс из TeVido. На данный момент это, вероятно, лежит на десятилетия вперед, хотя напечатанные 3D-материалы (без живых клеток) уже оказывает влияние на медицину. Дооперационные хирургические устройства для восстановления врожденных пороков сердца у новорожденных или фистулы для толстой кишки создаются в плановом порядке с помощью 3D принтеров «с полки». Если бы не 3D печать, 27-летний житель Ноттингема, Англия, мог бы остаться навсегда изуродованным. В начале 2014 года он упал с балкона пятого этажа, приземлился на лицо, раздробил свои зубы, сломал все лицевые кости и конечности. Хирурги челюстно-лицевого отдела Королевского медицинского центра в Ноттингеме использовали скан компьютерной томограммы его поврежденного лица, чтобы напечатать трехмерную гипсовую модель его черепа. Немного отойдя от правил, они разрезали модель и собрали снова, чтобы подобрать средние пропорции того, как должны располагаться лицевые кости. Это позволило им согнуть металлические пластины, которые должны были удерживать его разбитые кости, в сооветствующих пропорциях. Затем они заново сломали большинство лицевых костей и соединили их опять с помощью предварительно изогнутых пластин, используя гипсовую модель в качестве образца. 3D печать проделала безусловно долгий путь, чтобы обрести возможность размещать клетки с таким разрешением, при котором стало возможным печатать органы, добавляет Кевин Шейкшефф. Действительно, Атала знатно поразил аудиторию в 2011 на TED конференции, напечатав почку всего за несколько часов. Она была розовая, мясистая и имела форму фасоли, также, как и настоящая, но, к сожалению, совершенно не функционировала — ей не хватало необходимой сосудистой системы. Помимо проблемы васкуляризации напечатанного органа есть другой большой вопрос: что происходит на субклеточном уровне? Клетки сообщаются со своими соседями и с внеклеточным матриксом, говорит Шейкшефф. «Информация о том, как развивается ткань, не печатается вместе с нею. С точки зрения окончательного формирования органа я не уверен, что мы успешно это выполним с существующими технологиями». Но есть повод для оптимизма. Как говорит Хойинг, контролировать все аспекты не так трудно, как можно подумать. "Нам просто нужно создать соответствующие благоприятные условия и доверить остальное самостоятельной сборке и внутренней адаптации клеточной системы", - говорит он. Г.Синха, Берлин. Оригинал статьи Перевод: Юлия Гафурова Редакция: Борис Ли
  1. Zopf, D.A. et al. N. Engl. J. Med. 368, 2043–2045
(2013).
  1. Reiffel, A.J. et al. PLoS ONE 8, e56506 (2013).
  1. Reichart, J.C. et al. Sci. Transl. Med. 4, 141ra93 (2012).
  1. Jakab, K. et al. Biofabrication 2, 022001 (2010).
  1. Robbins, J.B. et al. Poster presented at Experimental
Biology, Boston, April 20–24, 2013, abstract 7979.
  1. Mueller, D. et al. Toxicol. In Vitro 28, 104–112 (2014).
  1. Koch, L. et al. Biotechnol. Bioeng. 109, 1855–1863
(2012).

Приложение 1. Параметры печати

Несколько типов технологии 3D биопечати находятся в стадии разработки. Среди наиболее широко используемых для печати клеток: струйная печать, лазерная печать прямого переноса и экструзия (выдавливание) нитей. Струйные принтеры, как правило, печатают клетки в суспензию или на питательные среды, лазерные принтеры фиксируют клетки в гель, и филаментная микроэкструзия размещает клетки в непрерывной нити материала в процессе, сходном с выдавливанием зубной пасты из тюбика. Каждая технология имеет свои преимущества в зависимости от практического применения, говорит Брайан Дерби. Струйная печать делает клетку более плотной и может производить большие клеточные агрегаты, чем другие технологии, в то время как лазерная печать стремится к печати почти на уровне отдельных клеток; микроэкструзия печатает что-то среднее между этими двумя. Есть два мнения: одно говорит, что лучше создать плотную клеточную структуру, и пусть биология сделает свое дело; другое говорит, что если мы можем получить клетки в приблизительной позиции вначале, то они более вероятно сделают то, что мы хотим - объясняет Дерби. 3D биопечатные процессы Organovo поддерживают первый подход. Процесс начинается с использования программного обеспечения для компьютерного проектирования для создания формы, которая воспроизводит основные архитектурные и композиционные элементы данной ткани. Принтер печатает одновременно клетки и компоненты гидрогеля, который временно действует в качестве каркаса для поддержки клетки, как слои, выстроенные по вертикали, или функцию в качестве наполнителя для создания каналов или пустот, чтобы имитировать свойства натуральной ткани. Клеточные агрегаты затем культивируют в среде, где они образуют свой собственный внеклеточный матрикс и развиваются, чтобы стать тканью. Каркасы являются важным материалом тканевой инженерии, они вместо внеклеточного матрикса предоставляют начальную механическую прочность и жесткость, на которой клетки могут расти. Каркасы, как правило, состоят из материала с сообщающимися порами между собой, что делает возможным клеточные крепления, миграции, пролиферации и дифференцировки. Они также обеспечивают приток питательных веществ и отток отходов метаболизма. Гидрогели имеют преимущество над другими каркасными материалами в том, что они гидратированны  аналогичным образом с биологическими тканями. Тем не менее, только они, вероятно, не смогут обеспечить достаточную механическую прочность для создания больших кусков тканей или органов. Несколько исследовательских групп работают над разными каркасными материалами и смесями гидрогелей и полимеров, чтобы компенсировать механические недостатки гидрогелей.