Drukowanie organów 3D - kiedy powstanie człowiek z drukarki 3D?
Czy to możliwe, że niedługo będziemy sobie drukować brakujące organy? Choć na drodze ku temu pojawiają się pewne przeszkody, to jednak naukowcy są optymistami. Ich zdaniem stanie się to realne w ciągu najbliższej dekady.
Biodruk 3D to najprościej rzecz ujmując, nakładanie warstwa po warstwie materiałów biologicznych, biochemicznych lub zawierających żywe komórki w kontrolowany sposób przestrzenny dla tworzenia funkcjonalnych komponentów, które pozawalają na wytworzenie przestrzennych struktur1.
Szybko zauważono medyczny potencjał wynalazku Charlesa Hulla. Przykładem niech będą przyłbice dla personelu szpitali wytwarzane na początku pandemii przez posiadaczy drukarek 3D. Drukować można wszystko, trzeba tylko odpowiednio dobrać tusz i technikę. Naukowcy opracowali już biotusze, które pozwalają na drukowanie narządów, kości i tkanek.
Jednak do zeszłego roku wytwarzano głównie materiały podtrzymujące inne tkanki (rusztowania komórkowe) lub stanowiące ich uzupełnienie. Owszem, drukowano narządy, głównie jako modele do nauki i ćwiczeń dla przyszłych lekarzy. Dlaczego? Otóż największym problemem, z jakim musi zmierzyć się bioprinting, jest waskularyzacja, czyli unaczynienie organów. Cóż nam bowiem po nerce nawet z naszych własnych komórek, skoro nie ma ona sieci naczyń, które pozwolą doprowadzić do niej substancje odżywcze i tlen, a zabrać metabolity oraz dwutlenek węgla?
Organy, prócz charakterystycznej dla siebie tkanki, oplecione są siecią kanałów komunikacyjnych – nerwów i naczyń. Bez ich odtworzenia nie będą mogły funkcjonować. Przełom dokonał się ostatnio, gdy naukowcom udało się wydrukować trójwymiarowo miniaturę komory serca, wyposażoną w naczynia i bijącą! By do tego doszło, uczeni musieli zmienić technikę bioprintingu – unaczyniony organ powstał ze specjalnie przygotowanej matrycy, a nie tak jak inne, dotychczas tworzone na potrzeby medycyny, z biomateriałów nakładanych warstwa po warstwie.
Jakie narządy już są drukowane 3D?
Rogówka wydrukowana w 3D
W 2018 r. Naukowcy z Newcastle University wydrukowali w 3D pierwsze na świecie ludzkie rogówki. Na razie przeprowadzono udane próby na zwierzętach. Jeżeli wszystko się powiedzie, 15 mln ludzi wymagających przeszczepu nie będzie musiało już czekać na dawców2.
Przełyk z drukarki 3D
Rok temu uczeni z Japonii wydrukowali w technologii 3D przełyk. Niestety narząd nie działał prawidłowo.
W Północnej Karolinie powstało przenośne urządzenie do uzupełniania braków skóry bezpośrednio na ciele pacjenta. Obecnie przechodzi ono badania kliniczne.
Chrząstki ludzkie drukowane w 3D
Naukowcy z australijskiego centrum biofabrykacji zbudowali ręczne urządzenie do drukowania chrząstek. BioPen jest wypełniony komórkami macierzystymi, które mogą tworzyć i wszczepiać rusztowania z żywego materiału w uszkodzone stawy.
Serce z drukarki 3D
Uczeni z Tel Awiwu wydrukowali z ludzkich komórek miniaturowe serce (mniej więcej wielkości króliczego). Mięsień kurczył się, choć brakowało mu naturalnego rozrusznika, czyli układu bodźcoprzewodzącego.
Kość z drukarki 3D
Z kolei Kanadyjczycy tworzą fragmenty szkieletu z warstw proszku utwardzanych kwasowym żelem. W ten sposób w zaledwie 10 min są w stanie "wyhodować" imitację kości, która po wszczepieniu do ciała pacjenta zrasta się z naturalną tkanką. Badacze z Uniwersytetu Swansea w Wielkiej Brytanii opracowali natomiast proces drukowania biologicznego, dzięki któremu przy użyciu regeneracyjnego biomateriału można stworzyć sztuczną matrycę kostną.
Nerki i wątroba w 3D
Organoidy, czyli miniaturowe odpowiedniki narządów, wykorzystuje się podczas badań nad nowymi lekami lub do łatania uszkodzonego, ale działającego narządu.
Choć to dopiero jaskółka, badacze uważają, że w ciągu dekady w najlepszych szpitalach na świecie pojawią się drukarki narządów, a sam druk 3D stanie się rutynową czynnością! Co medycy już potrafią? Lista drukowanych narządów z każdym rokiem się wydłuża.
Zaletą bioprintingu jest indywidualne podejście: tak jak krawiec szyje na wymiar dla konkretnej osoby, tak potrzebne narządy lub ich fragmenty produkowane są z komórek własnych pacjenta, dzięki czemu nie ma ryzyka odrzucenia przeszczepu przez układ odpornościowy.
Nasze magazyny
