Newsy

Biodrukowanie 3D ludzkich tkanek i narządów. W ciągu najbliższych lat w szpitalach mogą się pojawić drukarki pozwalające tworzyć funkcjonalne organy

2019-10-10  |  06:00

Z druku 3D coraz częściej korzysta medycyna. Naukowcy testują obecnie biotusz jako materiał umożliwiający drukowanie narządów, kości czy tkanek. Prowadzone są próby na rzecz uzyskania rogówki, skóry, zastawek serca, a nawet samego serca. Obecnie funkcjonujące urządzenia do druku przyrostowego pozwalają tworzyć przymiary medyczne, elementy do zastosowania w stomatologii, jak również biokompatybilne rusztowania do uzupełniania ubytków kostnych lub chrzęstnych. Biodruk 3D może być przyszłością transplantologii i w najbliższych latach nieść ze sobą możliwość tworzenia funkcjonalnych narządów o budowie, kształcie i składzie tworzonym indywidualnie dla danego pacjenta.

– Biodruk to jednoczesne umieszczenie biomateriału oraz komórek warstwa po warstwie po to, aby uzyskać trójwymiarową strukturę, którą następnie będziemy mogli rozwijać w kierunku funkcjonalnych organów. Obecnie nie jest to jeszcze możliwe, ale badania, które są prowadzone w tym zakresie, zmierzają właśnie w tym kierunku – podkreśla w rozmowie z agencją informacyjną Newseria Innowacje Dorota Bociąga, adiunkt w Zakładzie Inżynierii Biomedycznej i Materiałów Funkcjonalnych Instytutu Inżynierii Materiałowej Politechniki Łódzkiej.

Drukowanie trójwymiarowych konstrukcji tkanek z różnych typów komórek i próby ich unaczynienia (waskularyzacji) są coraz częstsze. Naukowcy testują obecnie różnorodne biotusze jako materiał bazowy pozwalający na drukowanie różnych struktur, o różnym kształcie, odpowiedniej wytrzymałości, przepuszczalności i potwierdzonej biozgodności. Biodrukarki 3D osadzają warstwy materiału, aby budować złożone kształty odzwierciedlające części ciała takie jak skóra, kości, zastawki serca czy rogówki. Komórki stosowane do biodruku bezpośredniego, w tym również komórki macierzyste, mogą pochodzić z banków komórek. Mogą być również pobierane od pacjenta i wyhodowywane, aby następnie umieszczone w biotuszu i wydrukowane na organicznym obiekcie.

– W biodruku bezpośrednim od razu drukujemy z materiału, który zawiera komórki. Musimy więc zadbać, aby był on biokompatybilny nie tylko powierzchniowo, lecz także w całej swej objętości. To warunkuje dobrą przeżywalność komórek i ich zdolność do późniejszego namnażania. Materiał musi zarówno odżywiać komórki, jak i pozwalać na odprowadzanie ich produktów przemiany materii. Istotną rolę w tym odgrywa również kształt wydrukowanego elementu – tłumaczy dr Bociąga.

Możliwość wydruku części ciała techniką biodruku 3D może być ważnym krokiem w transplantologii. Pobranie komórek od biorcy przeszczepu i wykorzystanie ich w biotuszu do wydrukowania organu zastępczego, może pomóc ominąć komplikacje związane z przeszczepem, czyli np. długie oczekiwanie na odpowiedniego dawcę lub odrzucenie immunologiczne nowego narządu.

Grupa naukowców z American Friends of Tel Aviv University wydrukowała w 3D w pełni unaczynione serce przy użyciu komórek tkanki tłuszczowej. Druk 3D pomoże też osobom, które wymagają przeszczepów skóry. Profesor Tal Dvir z Uniwersytetu w Tel Awiwie ocenia, że już nawet w ciągu dekady w najlepszych szpitalach na świecie pojawią się drukarki narządów, a sam druk 3D stanie się rutynową czynnością.

– Badania prowadzone są w kierunku różnych działów medycyny. Na rzecz kardiochirurgii są już próby wydruku sztucznych zastawek serca czy samego sztucznego serca. Również w zakresie ortopedii biodruk będzie wykorzystywany do tworzenia różnego rodzaju struktur pozwalających na odbudowywanie ubytków kostnych czy chrzęstnych. Ale nie zapominajmy również o próbach ze sztuczną skórą czy druku soczewek – wymienia Dorota Bociąga.

W farmacji i medycynie nie brakuje już innowacyjnych rozwiązań biodruku. Zespół z Uniwersytetu Swansea w Wielkiej Brytanii opracował np. proces drukowania biologicznego, dzięki któremu przy użyciu regeneracyjnego biomateriału można stworzyć sztuczną matrycę kostną. Naukowcy z australijskiego centrum biofabrykacji BioFAB3D zbudowali z kolei ręczne urządzenie do drukowania chrząstek. BioPen jest wypełniony komórkami macierzystymi, które mogą tworzyć i wszczepiać rusztowania z żywego materiału w uszkodzone stawy.

Naukowcy z Korei Południowej opracowali wydrukowane w 3D sztuczne rogówki, które naśladują wzór sieci włókien kolagenowych w naturalnych rogówkach. Trwają także prace nad drukowaną w 3D tabletką, która zastąpi kilka innych, a każdy lek będzie miał inny czas uwalniania.

Czytaj także

Robotyka i SI

Coraz więcej robotów w fabrykach samochodów. Przyszłością są inteligentne maszyny współpracujące i dostosowujące się do otoczenia

Rynek robotów współpracujących z człowiekiem dynamicznie rośnie. Jedną z głównych branż, w których są one wykorzystywane, jest przemysł motoryzacyjny. W fabrykach samochodów funkcjonują m.in. roboty dźwigające ciężkie elementy czy transportujące gotowe samochody. Przyszłością branży są podłączone do chmury roboty inteligentne, które będą się uczyć wykonywanych prac, co pozwoli optymalizować procesy produkcyjne.

Medycyna

Rynek robotów współpracujących z człowiekiem dynamicznie rośnie. Jedną z głównych branż, w których są one wykorzystywane, jest przemysł motoryzacyjny. W fabrykach samochodów funkcjonują m.in. roboty dźwigające ciężkie elementy czy transportujące gotowe sa

Sztuczna inteligencja może zrewolucjonizować przemysł obrazowania medycznego. Zdiagnozuje choroby oczu z niemal 100 proc. dokładnością, rozpozna raka w początkowym stadium, poprawi diagnostykę serca. Zaawansowana technika obliczeniowa przyspiesza i poprawia jakość obrazowania biomedycznego. Polscy naukowcy opracowali zaś metodę oceny badań obrazowych rezonansu magnetycznego w oparciu o głębokie sieci neuronowe. Umożliwia w pełni automatyczną ocenę obrazów, a dokładność oceny stopnia uszkodzenia lub wygojenia ścięgna Achillesa jest porównywalna z ekspertami radiologii ortopedycznej.

Internet

Po smartfon sięgamy coraz częściej, nawet w intymnych sytuacjach. Na silny lęk przed odstawieniem cyfrowych urządzeń cierpi 14 proc. Polaków

Przeciętny internauta korzysta w ciągu dnia z social mediów  średnio 2 godziny i 16 minut, a na jednego użytkownika internetu przypada 8,9 kont w mediach społecznościowych. Z internetu korzystamy coraz częściej, w każdym miejscu, niemal w każdej, nawet intymnej sytuacji. W efekcie już 14 proc. Polaków cierpi na najwyższe FOMO, czyli strach przed odłączeniem. Uzależnienie od smartfonów może negatywnie wpływać na relacje międzyludzkie, a nawet prowadzić do depresji. Z FOMO nie tylko można, ale i trzeba walczyć. Pomocny może okazać się cyfrowy detoks.