Wydrukuj sobie nerkę

Wydrukuj sobie nerkę

– Biodruk to jednoczesne umieszczenie biomateriału oraz komórek warstwa po warstwie po to, aby uzyskać trójwymiarową strukturę, którą następnie będziemy mogli rozwijać w kierunku funkcjonalnych organów. Obecnie nie jest to jeszcze możliwe, ale badania, które są prowadzone w tym zakresie, zmierzają właśnie w tym kierunku – podkreśla w rozmowie z agencją informacyjną Newseria Innowacje Dorota Bociąga, adiunkt w Zakładzie Inżynierii Biomedycznej i Materiałów Funkcjonalnych Instytutu Inżynierii Materiałowej Politechniki Łódzkiej.

Drukowanie trójwymiarowych konstrukcji tkanek z różnych typów komórek oraz próby ich waskularyzacji (unaczynienia) są coraz częstsze. Naukowcy testują obecnie różnorodne biotusze, które byłyby materiałem bazowym pozwalającym na drukowanie różnych struktur, o różnym kształcie, odpowiedniej przepuszczalności, wytrzymałości i potwierdzonej biozgodności. Biodrukarki 3D osadzają warstwy materiału tak, aby budować złożone kształty odzwierciedlające części ciała - jak kości, skóra, zastawki serca czy rogówki. Komórki stosowane do biodruku bezpośredniego, w tym także komórki macierzyste, mogą pochodzić z banków komórek. Można je również pobierać od pacjenta i wyhodowywać, aby następnie umieszczone zostały w biotuszu i wydrukowane na organicznym obiekcie.

– W biodruku bezpośrednim od razu drukujemy z materiału, który zawiera komórki. Musimy więc zadbać, aby był on biokompatybilny nie tylko powierzchniowo, lecz także w całej swej objętości. To warunkuje dobrą przeżywalność komórek i ich zdolność do późniejszego namnażania. Materiał musi zarówno odżywiać komórki, jak i pozwalać na odprowadzanie ich produktów przemiany materii. Istotną rolę w tym odgrywa również kształt wydrukowanego elementu – tłumaczy dr Bociąga.

Możliwość wydruku części ciała techniką biodruku 3D może być niezwykle ważnym krokiem w transplantologii. Pobranie komórek od biorcy przeszczepu i wykorzystanie ich w biotuszu aby wydrukować organ zastępczy, może pomóc ominąć komplikacje związane z przeszczepem, czyli np. długie oczekiwanie na odpowiedniego dawcę lub też odrzucenie immunologiczne nowego narządu.

W pełni unaczynione serce grupa naukowców z American Friends of Tel Aviv University wydrukowała w 3D przy użyciu komórek tkanki tłuszczowej. Druk 3D pomoże również osobom, które wymagają przeszczepów skóry. Profesor Tal Dvir z Uniwersytetu w Tel Awiwie ocenia, że prawdopodobnie już nawet w ciągu dekady w najlepszych szpitalach na świecie pojawią się drukarki narządów, zaś sam druk 3D stanie się rutynową czynnością.

– Badania prowadzone są w kierunku różnych działów medycyny. Na rzecz kardiochirurgii są już próby wydruku sztucznych zastawek serca czy samego sztucznego serca. Również w zakresie ortopedii biodruk będzie wykorzystywany do tworzenia różnego rodzaju struktur pozwalających na odbudowywanie ubytków kostnych czy chrzęstnych. Ale nie zapominajmy również o próbach ze sztuczną skórą czy druku soczewek – wymienia Dorota Bociąga.

W farmacji i medycynie nie brakuje obecnie innowacyjnych rozwiązań biodruku. Na przykład zespół z Uniwersytetu Swansea w Wielkiej Brytanii opracował proces drukowania biologicznego, dzięki któremu przy użyciu regeneracyjnego biomateriału można już stworzyć sztuczną matrycę kostną. Z kolei naukowcy z australijskiego centrum biofabrykacji BioFAB3D zbudowali ręczne urządzenie do drukowania chrząstek. BioPen zostaje wypełniony komórkami macierzystymi, które mogą tworzyć i wszczepiać rusztowania z żywego materiału w uszkodzone stawy.

Naukowcy z Korei Południowej opracowali sztuczne rogówki wydrukowane w 3D, które naśladują wzór sieci włókien kolagenowych w naturalnych rogówkach. Trwają również prace nad drukowaną w 3D tabletką, która zastąpi kilka innych, a przy tym każdy lek będzie miał inny czas uwalniania.