3D nyomtatás: új perspektívák és új kérdések

Bár a tudomány világán kívül álló számára mindez csaknem felfoghatatlan, már nem tartozik a sci-fi világába a 3D nyomtatás; havonta jelennek meg hírek arról, mi mindenre használták már ezt a technológiát. Az sg.hu márciusban írt arról, hogy egy nő koponyájának nagy részét 3D-nyomtatású „másolattal” cserélték le az Utrechti Egyetem klinikáján. Walesben ugyancsak márciusban végeztek balesetben roncsolódott koponyán olyan arcrekonstrukciós műtétet, amelynek minden egyes szakaszában háromdimenziós nyomtatást alkalmaztak. Az orvoscsoport méretre készített nyomtatott sablonokat, összekötőlemezeket, protéziseket és implantátumokat alkalmazott a sérülések helyreállításához, adta hírül a BBC. Nyomtattak már légcsövet, állkapcsot, ruhákat, ékszereket, csokoládétortát – és legutóbb fegyvereket is…

Úgy tűnik, előbb-utóbb szinte mindenütt teret nyerhet ez a technológia, és mindez talán nem is véletlen: tavaly decemberi elemzésében arra jutott az amerikai International Data Corporation (IDC) piackutató cég, hogy különleges eljárásból rövidesen bevett ipari gyakorlattá növi ki magát a háromdimenziós nyomtatási technológia; szerintük a 3D nyomtatók világpiaci forgalma 2012-től 2017-ig volumenben 59 százalékos, értékesítési árbevételben pedig 29 százalék évi átlagos növekedési ütemet ér el. A 3D printer technológia a cég szerint az általános gyártástechnológiai és kutatás-fejlesztési alkalmazások mellett megtalálhatja az utat a repüléstechnológiai, autóipari, oktatási, ékszeripari és gyógyászati felhasználási területek felé is.

De hol is tart ma ez a technológia és milyen lehetőségeket rejt az orvoslás számára? Egyebek között ezeket a kérdéseket feszegette a francia és a magyar radiológus társaság szimpóziumán április 9-én este tartott előadásában Fabien Guillemot, a franciaországi INSERM biomérnöki laboratóriumának kutatója, aki az INSA (Alkalmazott Tudományok Intézete) Anyagtudományi karán PhD fokozatot szerzett, s ő kezdeményezte a szövetépítés technikájának lézeres alkalmazását a szövetek szintetizálását segítő technológiák fejlesztésének érdekében, elsősorban a 3D nyomtatás felhasználásával.

Mint a kutató a Francia Intézetben elmondta: a bordeaux-i egyetemen elsősorban olyan anyagok tanulmányozásával foglalkoznak, melyeket az orvostudomány használhat fel –szövettenyésztéses, lézeres módszerrel. De mi is az a szervnyomtatás? Mik a realitások és hol is tartunk valójában? Guillemot közlése szerint kutatásaikat 2005-ben kezdték, amikor még nem volt szó 3D nyomtatókról. Ma már méretre tudnak implantátumokat készíteni. Használhatja az eljárást a fogászat, a sebészet, a gyógyszeripar, és ma már inkább bionyomtatásról beszélnek, amelyben megjelent a negyedik dimenzió, az idő is, ugyanis ismerni kell az újonnan létrehozott anyagok időbeli fejlődését is.

Azt várják, hogy a „szövetmérnöki munka” a megfelelő anyagok segítségével javítsa az életminőséget az elöregedő társadalmakban. Bár a kutatások már a ’80-as években elkezdődtek, a munka lassan haladt az elmúlt 30 évben. Guillemot szerint a 3D-s struktúrák lehetővé teszik a sejtbevitelt, de a klinikai felhasználás még nem lehetséges, azaz nemigen gyógyíthatunk még különböző szerveket. A sejtek, szövetek, szervek működése ugyanis rendkívül bonyolult, amit sok faktor befolyásol. Körülbelül 10 éve már négyféle technológiát alkalmaznak. A tintasugaras nyomtatás mellett használják a bioextrudálást, amelynek segítségével például porcszöveteket sikerült felépíteni. Mint emlékeztetett, vannak magyar vonatkozások is: sejttenyészetből hajszálereket, érstruktúrákat sikerült létrehozni, ami a gyógyszeripar figyelmét is felkeltette. Annak az eszköznek a prototípusát Forgács Gábor biofizikus vezette team készítette el. A professzor a University of Missouri kutatója és az Organovo nevű amerikai cég egyik alapítója; a vállalat bekerült az ötven leginnovatívabb társaság közé a MIT Technology Review listáján – amiről a wallstreetdaily is tudósított.

Guillemoték a sejtek komplexitásának kezelése érdekében a lézersugaras megoldást preferálják. Manapság a szövetek morfogenezisével foglalkoznak, és alkalmazták az eljárást in vivo, egerekben is. A sejtnyomtatás során értékelik az életképességet. Dolgoznak őssejteken, növényi és állati szöveteken, s sikerült bizonyítaniuk, hogy a sejtek nyomtatás utáni életét a mechanikai paraméterek határozzák meg. A kutató szerint a lézerrel vezérelt bionyomtatás előnye a többi eljáráshoz képest, hogy lehetőséget ad a szövetekben megmutatkozó komplexitás megközelítésére. Nyomtatnak sejteket membránlemezre és ezeket egymásra rétegzik. A szerv nyomtatásakor a sérülés alakját is figyelembe veszik, Nyomon követik a beültetett szervek szaporodását. Napjainkban emberi szaruhártya 3D-s előállításán dolgoznak; másfél éve folyik a kutatás, és tudnak már nyomtatni emberi szaruhártyából kivett keratocytákat – közölte a kutató.

Guillemot szerint a bionyomtatás fontos új eszköz lehet az orvosok kezében, de fontos megérteni, hogyan képződnek a különféle szövetek, akkor tudunk méretre gyártani – vélekedett, azt is közölve, nem volt kilökődés és nem találtak toxicitást a vizsgálatok során. Kérdésekre válaszolva azonban jelezte: messze vagyunk még attól, hogy az eljárást intravasculáris műtéteknél alkalmazzák példádul aneurizmák feltöltésére, stentek kiváltására, s az sem biztos még, hogy hatására nem alakul-e ki valamilyen genetikai mutáció. Ezt mindenképpen vizsgálni kell, nehogy tumorokat gyártsunk – fogalmazott Guillemot, aki szerint vizsgálni kell az etikai dilemmákat is. Egyelőre ugyanis csak bizonyos vastagságú szöveteket lehet előállítani, ám a határ a csillagos ég; embereket is fogunk gyártani?  És foglalkozunk eközben az élő anyag-gyártás etikájával?

Legalábbis ezt kérdezte egy jelen lévő. Fabien Guillemot szerint nem kérdés, hogy a bionyomtatással kapcsolatban esetenként komoly etikai aggályok, új perspektívák és új kérdések is felmerülnek. Például iparjogvédelmiek: feszegethetik, kinek a tulajdona a beültetett szerv vagy szövet? A technológia a lehetőségek végtelenjét nyitja meg, s határtalan lehetőséget ad a biológusoknak, eközben azonban arra is gondolni kell, miként tudja ezt elfogadni a társadalom. Különösen annak fényében, hogy vannak, akik nem az elromlott szervek, szövetek javítására, hanem az emberi teljesítmény javítására akarják majdan mindezt felhasználni, így azonban az eljárás csak egy kisebbség számára lehetne elérhető.