3D biotiskárna už dokáže vyrobit náhradní tkáně dostatečně odolné pro transplantaci

Ač v minulých letech masmédia často vzbuzovala klamavý dojem, že 3D tisk orgánů je hotová věc a ve své nemocnici se s ním potkáte co nevidět, výzkum a vývoj 3D biotisku jsou ve skutečnosti mnohem složitější a zdlouhavější. Přesto postupně rozšiřují hranice možného. Američtí vědci představili vytištěné tkáně, které už jsou dostatečně přesné a odolné pro transplantaci lidským pacientům a zahrnují také systém zásobení buněk živinami a kyslíkem.

Tým vědců z Institutu regenerativní medicíny Wake Forest pod vedením Anthonyho Ataly představil po téměř desetiletém výzkumu integrovanou 3D biotiskárnu ITOP (Integrated Tissue–Organ Printer), která je schopna připravit odolné tkáně prakticky jakéhokoli potřebného tvaru a s odpovídající velikostí pro transplantace lidským pacientům. Mechanickou odolnost zajišťuje tisk z buněčných hydrogelů (netoxických vůči buňkám) v nosné struktuře z biologicky rozložitelných polymerů. Správný tvar pomáhá udržet dočasná vnější konstrukce z hydrogelů. Výtisk tkáně vychází z klinického modelu získaného například 3D skenováním pacienta. Detailní trojrozměrný model je následně přeložen do kódu pro obsluhu biotiskárny, který určuje mj. přesné rozmístění buněčného materiálu. Výživu buněk zajišťují miniaturní kanálky ve vytištěné tkáni o velikosti do 200 mikrometrů.

Asi největší pozornost přilákal výtisk tkáně boltce lidského ucha (foto: Wake Forest Institute for Regenerative Medicine)

Asi největší pozornost přilákal výtisk tkáně boltce lidského ucha (vpravo; foto: Wake Forest Institute for Regenerative Medicine)

Biotiskárna funguje na podobném principu jako běžná stolní 3D tiskárna. Nanáší jednotlivé materiály po tenkých vrstvách v předem dané skladbě vycházející z 3D modelu. Jak, to nejlépe ukazuje zveřejněné video. Významným pokrokem je, že nová tiskárna už dokáže připravit tkáně přesné velikosti a dostatečné odolnosti pro provedení transplantace. Stávající postupy také dosud nedokázaly zajistit funkci miniaturních cév o velikosti do 200 mikrometrů, které jsou nezbytné pro zásobení buněk živinami a kyslíkem.

3D biotiskárna dokáže pracovat s více materiály souběžně, buněčné hydrogely jsou neseny strukturou biologicky rozložitelných polymerů (foto: Wake Forest Institute for Regenerative Medicine)

3D biotiskárna dokáže pracovat s více materiály souběžně, buněčné hydrogely jsou neseny na nosnou strukturu biologicky rozložitelných polymerů (foto: Wake Forest Institute for Regenerative Medicine)

Vědci demonstrovali možnosti biotisku na čelisťové a lebeční kosti, chrupavce a kosterním svalu. Provedli také řadu experimentů se zvířaty. Například vytištěný ušní boltec byl implantován pod kůži myši. Po dvou měsících si ucho stále zachovávalo správný tvar, přičemž se zformovala tkáň chrupavky i její krevní zásobení. Jakmile bude celý postup dopilován a schválen z pohledu případných zdravotních rizik, má být využit pro náhrady zraněných, chybějících či nemocných tkání u lidských pacientů. Budoucí výzkum chtějí vědci zaměřit na složitější tkáně a celé orgány.

 

Zdroje: Nature Biotechnology, Gizmodo, Wake Forest Institute for Regenerative Medicine

Sdílejte tento článek

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *