…πόσο κοντά είμαστε;
Το 3D Bioprinting ή τρισδιάστατη βιο-εκτύπωση αποτελεί ένα πεδίο της Βιο- Μηχανικής που εξελίσσεται ταχύτατα και έχει ήδη εισβάλλει δυναμικά στο χώρο της Βιοϊατρικής έρευνας. Πρόκειται για μια τεχνολογία η οποία συνδυάζει την τρισδιάστατη εκτύπωση –που εφαρμόζεται εδώ και αρκετό καιρό- με τα «βιο-μελάνια» δηλαδή με διαλύματα που περιέχουν βλαστικά κύτταρα, αυξητικούς παράγοντες και διάφορα μοριακά σινιάλα προκειμένου να δημιουργηθούν κυτταρικές δομές που προσομοιάζουν διάφορους ιστούς του σώματος. Η διαδικασία περιλαμβάνει την εναπόθεση -σε στοιβάδες- του «βιο-μελανιού» που περιέχει τα κύτταρα έως ότου δημιουργηθεί μια αρχιτεκτονικά σωστή δομή που αντιστοιχεί στον ιστό ή το όργανο που θέλουμε να «βιο-τυπώσουμε»!
Το υβριδικό «βιο-μελάνι» που αναπτύχθηκε από την ομάδα του Dr Adam Perriman στο Πανεπιστήμιο του Bristol αποτελείται από 2 διαφορετικά πολυμερή συστατικά:
- ένα φυσικό πολυμερές που απομονώνεται από ένα θαλάσσιο φύκος και
- ένα συνθετικό πολυμερές, που χρησιμοποιείται ευρέως στην ιατρική.
Το συνθετικό πολυμερές προκαλεί τη μετατροπή του «βιο-μελανιού» από υγρό σε στερεό με μορφή gel, σε μια ορισμένη θερμοκρασία ενώ το φυσικό πολυμερές δημιουργεί το απαραίτητο περιβάλλον υποστήριξης για τα κυτταρικά συστατικά. Ο Dr Adam Perriman αναφέρει ότι:
«Ο σχεδιασμός ενός τέτοιου υβριδικού βιο-μελανιού ήταν πρόκληση για εμάς! Χρειαζόμασταν ένα υλικό που να μπορεί να τυπώνεται τρισδιάστατα, να είναι ανθεκτικό και να διατηρεί το σχήμα του καθώς θα πρέπει να περιέχει και τα κυτταρικά συστατικά ενώ ταυτόχρονα δε θα πρέπει να βλάπτει τα κύτταρα. Μετά από μια μακρά περίοδο δοκιμών τελικά τα καταφέραμε να κάνουμε το σωστό συνδυασμό!»
Η ομάδα κατόρθωσε να διαφοροποιήσει στο εργαστήριο βλαστικά κύτταρα προς οστεοβλάστες –τα κύτταρα που δομούν τον οστίτη ιστό- και χονδροκύτταρα τα οποία εκκρίνουν την εξωκυττάρια ουσία του χόνδρου και έτσι να κατασκευάσει με τη χρήση ειδικά σχεδιασμένου μηχανήματος που λειτουργεί σαν «βιο-εκτυπωτής» χρησιμοποιώντας το βιο-μελάνι- τρισδιάστατες δομές ιστών όπως για παράδειγμα ένα χόνδρινο δακτύλιο τραχείας σε κανονικό μέγεθος! «Το πιο εντυπωσιακό για εμάς ήταν ότι όταν τα κυτταρικά συστατικά ενσωματώθηκαν πλήρως στο gel, το συνθετικό πολυμερές “εκδιώχθηκε” από την τρισδιάστατη δομή, αφήνοντας μόνο τα βλαστικά κύτταρα μαζί με το βιολογικό πολυμερές. Αυτό με τη σειρά του δημιούργησε μικροσκοπικούς πόρους στην όλη δομή, γεγονός που εξασφάλιζε καλύτερη πρόσβαση των κυττάρων στα θρεπτικά συστατικά, άρα περισσότερο λειτουργική δομή» τονίζει ο Perriman.
©Armstrong et al., 2016
Έτσι ιστοί και όργανα όπως ένα αυτί ή μια μύτη σε φυσικό μέγεθος μπορούν να παραχθούν στο εργαστήριο από ανθρώπινα βλαστικά κύτταρα και να χρησιμεύσουν κατ’ αρχήν ως μοντέλα για έρευνα της λειτουργίας των οργάνων αυτών στο ανθρώπινο σώμα και δοκιμές πειραματικών φαρμακευτικών σκευασμάτων σε αυτά αλλά και μελλοντικά ως πιθανά μοσχεύματα σε περιπτώσεις τραυματισμού ή άλλων προβλημάτων.
Τα αποτελέσματα της έρευνας αυτής δημοσιεύονται στο επιστημονικό περιοδικό Advanced Healthcare Materials και μας επιτρέπει να ελπίζουμε ότι στο άμεσο μέλλον θα μπορούμε να δημιουργούμε στο εργαστήριο λειτουργικούς ιστούς για ασθενείς που τους έχουν ανάγκη, πχ εμφυτεύματα χόνδρου ή οστίτη ιστού, από τα βλαστικά κύτταρα των ίδιων των ασθενών, γεγονός που θα μειώσει τις όποιες επιπλοκές που παρουσιάζονται σήμερα. ©Armstrong et al., 2016
Για όποιον ενδιαφέρεται να μάθει περισσότερα η δημοσίευση βρίσκεται εδώ
