Un articol publicat recent de Daily Mail prezintă cele mai noi realizări ale bioinginerilor americani care lucrează în domeniul tipăririi
tridimensionale de organe şi ţesuturi funcţionale
Aşa-numita „imprimare organică“ sau tehnologia imprimării 3D presupune combinarea tehnologiei de imprimare 3D cu ţesut uman pentru crearea de noi organe. Bioinginerii din întreaga lume folosesc deja o tehnologie de imprimare bidimensională, care presupune realizarea unor forme 2D din ţesuturi, însă deocamdată încercările lor de a crea în laborator organe mai mari sau o bucată mai mare de carne nu au avut succes.
Membrii unei echipe de cercetători de la Universitatea Pennsylvania au descoperit însă că, dacă folosesc „şabloane“ de tipărire 3D din zahăr şi cresc ţesuturi pornind de la acestea, pot crea organe artificiale perfect funcţionale. Până acum, principalul obstacol de care se loveau bioinginerii în tentativa de a trece de la imprimarea 2D la cea 3D a fost faptul că celulele cu structuri de dimensiuni mai mari se distrugeau din cauza lipsei de oxigen. Cu alte cuvinte, modelele create nu erau irigate suficient cu sânge pentru că reţeaua de vase capilare nu funcţiona. Acum însă, cercetătorii folosesc o tehnică de imprimare „pe dos“ – întâi sunt imprimate 3D vasele de sânge, apoi carnea este crescută în jurul acestora.
Sursa ideii
Coordonatorul echipei de cercetare a povestit că ideea i-a venit după ce a vizitat expoziţia „Body Worlds“, unde erau prezentate mai multe machete complete şi complexe ale sistemului vascular de care au nevoie organele pentru a funcţiona. Machetele le-au dat oamenilor de ştiinţă ideea. S-au gândit să înceapă să creeze invers organele, pornind de la structura vasculară. Ei au început să cerceteze pentru a găsi un material care să fie suficient de rigid pentru a exista ca reţea tridimensională de filamente cilindrice, dar care să se poată dizolva cu uşurinţă în apă, fără a avea efecte negative asupra celulelor. După multe sesiuni de testare, echipa a constatat că particulele de zahăr reprezintă materialul ideal pentru ceea ce voiau ei să facă. Oamenii de ştiinţă s-au concentrat apoi pe creşterea „pe dos“ a organelor. Au imprimat 3D o „plasă“ de zahăr solubil, pe baza căreia au crescut în laborator vasele de sânge şi apoi ţesut viu. „Pentru că nu există un tip de gel care să poată fi folosit în mod universal în bioinginerie, ne-am gândit să dezvoltăm o formulă pe bază de zahăr care să prezinte compatibilitate la scară largă cu orice tip de celulă“, a explicat coordonatorul experimentului, profesorul Miller de la Universitatea Pennsylvania. Acesta a precizat că procesul pe care ei l-au creat şi dezvoltat este rapid şi nu foarte costisitor şi le permite să experimenteze cu uşurinţă diverse modele de structuri, atât prin simulare computerizată, cât şi prin machete fizice ale configuraţiilor vasculare. Cercetătorii au arătat că, odată injectate, celulele existente în vasele sanguine umane generează spontan noi vase capilare ce se dezvoltă în întreaga reţea vasculară şi ajung la toate celulele organului crescut artificial, funcţionând întocmai ca sistemul vascular natural.
Ce presupune imprimarea 3D?
Imprimarea 3D este un proces folosit de câteva decenii în industrie, fiind cunoscut şi sub numele de „prototipare rapidă“. Această tehnologie a apărut în anii ‘80 şi a fost folosită iniţial de companiile cu bugete masive, precum cele din industria aerospaţială sau de echipele de Formula 1. Imprimantele tridimensionale funcţionează într-un mod similar imprimantelor obişnuite, însă, în loc de cerneală, folosesc diferite materiale (de la plastic la argint sau chiar la titaniu) pe care le „imprimă“ în straturi succesive, construind astfel un obiect. Imprimantele 3D le-au permis iniţial designerilor – şi acum şi bioinginerilor – să producă într-un timp foarte scurt un prototip, care poate fi testat şi remodelat rapid, fiind redus considerabil timpul necesar pentru a trece de la etapa de machetă la cea de produs finit şi funcţional.
