Co by było, gdyby lekarze mogli wydrukować nerkę z komórek pacjenta bez konieczności szukania pasującego narządu dawcy i martwienia się o odrzucenie przez organizm pacjenta?
Przy pomocy biodruku 3D można to zrealizować już za dziesięć lat, mówi profesor Jennifer Lewis z Instytutu Bioinżynierii Weiss na Harvardzie. Jak wynika z badań, biodrukowanie narządów to wykorzystanie technologii druku 3D do łączenia wielu typów komórek, czynników wzrostu i biomateriałów w sposób warstwa po warstwie w celu stworzenia sztucznych narządów, które doskonale naśladują naturalne organy. Ta medycyna regeneracyjna jest na etapie badań i rozwoju, a motorem jej działania jest „prawdziwa ludzka potrzeba”.
Desperalne czekanie
Około 1 miliona ludzi na całym świecie potrzebuje nerek. Osiągają schyłkową niewydolność nerek i wymagają dializy. Dializa stanowi duże obciążenie dla organizmu, a z każdym mijającym rokiem znacznie wzrasta ryzyko śmierci pacjentów. Tak więc dążenie do sprostania wielkiemu wyzwaniu, jakim jest drukowanie organów 3D, jest naprawdę duże.
Mmagiczny atrament
Aby rozpocząć proces biodrukowania narządów, lekarze zwykle zaczynają od własnych komórek pacjenta. Wykonują biopsję narządu za pomocą małej igły lub minimalnie inwazyjną operację, aby usunąć mały kawałek tkanki „mniej niż połowę wielkości znaczka pocztowego”. Wykorzystując tę usuniętą tkankę, komórki można rozłożyć i hodować in vitro.
Hodowla odbywa się w sterylnych inkubatorach lub bioreaktorach, ciśnieniowych naczyniach ze stali nierdzewnej, które pomagają komórkom uzyskać wystarczającą ilość składników odżywczych. Lekarze podają im składniki odżywcze (pożywkę) co 24 godziny, ponieważ komórki mają własny metabolizm. Różne typy komórek wymagają różnych składników odżywczych. Następnie mieszamy go z żelem, który jest jak klej. Każdy organ w twoim ciele składa się z komórek i kleju, który je łączy.
Klej to pseudonim dla bio-tuszu, drukowanej mieszaniny żywych komórek, bogatych w wodę cząsteczek zwanych hydrożelami, pożywki hodowlanej i czynników wzrostu, które pomagają komórkom w dalszej proliferacji i różnicowaniu. Hydrożel naśladuje macierz zewnątrzkomórkową organizmu – zawiera substancje takie jak białka, kolagen i kwas hialuronowy.
Powszechnie stosowane biomateriały muszą być nietoksyczne, biodegradowalne i biokompatybilne, aby uniknąć niekorzystnych reakcji immunologicznych. Kolagen i żelatyna to dwa najczęściej używane biomateriały podczas biodrukowania tkanek lub narządów.
Bądź świadkiem chwili cudu
Lekarze umieszczają każdy biotusz -- w zależności od tego, ile typów komórek chcą wydrukować -- we wkładzie drukującym, „wytłaczając biotusz przez głowicę drukującą i dyszę, tworząc materiał warstwa po warstwie."
Po wszczepieniu pacjentowi narządu z bioprintem, z czasem w naturalny sposób ulegnie on degradacji, klej się rozpuści, a komórka poczuje, że „most” się zapada; komórka poczuje, że jej fundament nie jest już solidny. Tak więc komórki będą tworzyć własne mosty i tworzyć własne kleje w twoim ciele.