Testrészek pótlása 3D-nyomtatással
Ma már több olyan módszer létezik, amelyek segítségével testrészeket vagy szerveket tudunk létrehozni, írja a Nők Lapja Café.
A 3D-nyomtatásnak sokáig csak azok a tervezők örültek, akik a módszer segítségével lényegesen könnyebben és olcsóbban tudtak különleges formájú prototípusokat legyártani. Őket később az űrhajósok követték, a módszernek köszönhetően ugyanis ma már akár egy email-csatolmányaként is fel lehet küldeni egy-egy hiányzó eszközt a nemzetközi űrállomásra, ahol egy 3D-nyomtató segítségével létrehoznak például egy speciális szerszámot. Idővel a divattervezők is felfedezték maguknak a 3D-nyomtatást, jöttek az otthoni barkácsolók, közben pedig az orvoslás területéről is megérkeztek a kutatók, hogy tanulmányozzák a módszert és megmutassák, hogyan lehet még tovább fejleszteni.
A „hagyományos” 3D-nyomtatás lényege, hogy hőre keményedő műanyagot tud a nyomtatófej vékony rétegekben kinyomni, így hozza létre a különféle térbeli struktúrákat. Ez eddig rendben is lenne, de hogyan lehet ugyanezt a technológiát emberi testrészek vagy akár szervek létrehozására felhasználni? A választ a bioprintingnek nevezett, korántsem új módszer adja meg: a kezdeti technikákat 20 évvel ezelőtt Anthony Atala és kutatócsoportja fejlesztette ki, akik a Boston Children’s Hospital laboratóriumában próbáltak meg először mesterségesen létrehozni olyan szöveteket, amelyeket a regeneratív orvoslás területén lehet alkalmazni. Ehhez a páciensektől vett sejt- és szövetmintákat tenyésztették ki, majd lassú és bonyolult folyamat során rétegezték egymásra. Ha sikerrel jártak, a sejtek lassan szaporodásnak indultak, amíg ki nem alakultak az olyan funkcionális szövetek, mint a bőr, a porcok vagy az erek. Ez a folyamat azonban túl lassú és komplikált volt, így Atala és csapata tovább folytatta a kutatást, immár a Wake Forest Institute for Regenerative Medicine berkein belül. Ekkor jött az ötlet, hogy hagyományos, tintasugaras nyomtatókat alakítsanak át, úgy, hogy azok sejteket tudjanak „kilövellni”. Persze ehhez rendkívül kisméretű nyomtatófejre volt szükség, hogy a szerves anyagokat kellően precízen lehessen rétegezni, hogy ezáltal létrejöhessen egy olyan struktúra, amely kelően stabil, ugyanakkor lehetővé teszi, hogy a különféle tápanyagok eljussanak az egyes sejtekhez.
Ez elsőre egyszerűen hangzik, de a szövetek sokkal bonyolultabb struktúrák, mint egy egyszerű, műanyagból álló váz. A „tintaként” használt sejtkultúráknak egyszerre kell tartalmaznia a sejteket, illetve az olyan biológiai vázakat alkotó anyagokat, mint például a kollagén. Utóbbinak ráadásul azonnal fel kell vennie a megfelelő állagot, miután a nyomtatófejen át elérte a célterületet. Ezt úgy oldják meg, hogy az efféle nyomtatók egyszerre több fejet használnak, amelyekből különböző típusú sejteket, a már említett, szerves „építőanyagokat” vagy más vegyületeket is tudnak fecskendezni. Ahhoz pedig, hogy ebből ne csak egy nagy halom trutymó legyen, rendkívül precíz számításokra van szükség, amely figyelembe veszi a szövetekben lévő sejtek arányát, méretét, formáját és egy sor egyéb tulajdonságot. Ezt a páciens eredeti sejtjeinek elemzésével kezdik, és így állítják fel azt a modellt, amely alapján már a rendelkezésre álló anyagokból létre lehet hozni a beültetésre szánt szervet vagy testrészt.
Ez még viszonylag kezdetleges megoldásnak számított, azóta – szintén a Wake Forest kutatói – olyan integrált szövetnyomtató fejlesztésén dolgoznak, amely képes stabil, emberi szervezetben használható (magyarul nem sejtrétegenként összetákolt) szövetállományokat létrehozni, gyakorlatilag bármilyen formában. Természetesen biológiailag pontosnak kell lennie, ezért klinikai képalkotó eszközökkel készült fotókat és ezekhez kapcsolódó adatokat töltenek fel egy számítógépes modellbe, amely ennek alapján ki tudja számolni, hogy mennyi és milyen minőségű szövetre lesz szükség, például egy seb kezeléséhez. Az így készülő szövetekben a nyomtatók hajszálérhez hasonló csatornákat is kialakítanak, amelyeken keresztül tápanyagokkal lehet ellátni a sejteket, ezáltal fenntartva működésüket.
