Medycyna poszukując wciąż nowych rozwiązańgodnych XXI wieku, coraz odważniej czerpie pomysły z dorobku techniki. Tym razem okazało się, że technologia druku atramentowego zainspirowała naukowców do niezwykłych zastosowań. Już istnieją maszyny, dzięki którym wkrótce pacjenci nie będą musieli czekać na organy do przeszczepów...

Pierwsza komercyjna drukarka organów została zbudowana przez firmę biomedyczną Invetech i dostarczona do Ogranovo, firmy pionierskiej w technologi biodruków. Drukarka obecnie jest w stanie produkować arterie, które lekarze będą mogli używać w operacjach wszczepiania bajpasów i to już za około pięć lat. Na inne, bardziej złożone części ludzkiego ciała, takie jak kości, serce, wątroba, trzeba będzie poczekać jeszcze dziesięć lat. Prócz nadziei na wielki przełom w medycynie, przez skrócenie czasu oczekiwania na nowy organ dla chorego, jest także ogromna szansa na wyeliminowanie odrzutów. Jeśli zastosować by własne komórki pacjenta do produkcji tkanek, zagrożenie nieprzyjęcia przez ciało przeszczepu byłoby znikome.

Taka specjalna drukarka jest uzupełniana pojemnikiem z żywymi komórkami. Przygotowane oprogramowanie utrzymuje temperaturę, lepkość oraz opór elektryczny "farb biologicznych" na odpowiednim poziomie. By nadruk tworzył trójwymiarowe struktury i „nie rozpływał się” stosuje się termoodwracalny żel, opracowany przez dr Annę Gutowską z Pacific Northwest National Laboratory Richland (stan Waszyngton). W temperaturach poniżej 20 stopni Celsjusza jest on płynem, a powyżej 32 ciałem stałym. Napylając na przemian żel i warstwy tkanek można budować dowolne konstrukcje 3D. Kiedy struktura jest gotowa, całość chłodzi się, by żel samoczynnie wypłynął.
W Akademii Medycznej Wake Forest, USA, naukowcom udało się stworzyć skórę przydatną do przeszczepów, np. do leczenia oparzeń. Wykonuje się skan uszkodzonej części ciała, a następnie maszyna drukuje „na rozmiar” warstwę skóry potrzebną w terapii. Biologiczne "farby"powstają z komórek skóry, kolagenu i koagulantów. Po połączeniu farby z bio-żywicą organ nadaje się do nałożenia na uszkodzone miejsce.

Zespół prof. Jake’a Barraleta z McGill University w Montrealu skoncentrował się na odbudowywaniu kości. W procesie najpierw nanosi się proszek, z którego konstruowana jest kość, a następnie kwasowy żel utwardzający, warstwa po warstwie. Odtworzenie całego elementu kości trwa ok. 10 minut. Produkt kostny gotowy jest na wszczep do ciała pacjenta, gdzie ulega zrośnięciu z tkanką biorcy. Ta technika będzie najbardziej przydatna tam, gdzie potrzebujemy bardzo dokładnego dopasowania. Na przykład w chirurgii rekonstrukcyjnej lub kosmetycznej – mówił prof. Barralet dziennikowi „Daily Mail”.

Biodrukarki alternatywą dla inżynierii tkankowej

Technika Biodruków stanowi alternatywę tam, gdzie tradycyjna inżynieria tkankowa sobie nie radzi. Największym problemem wciąż pozostaje wytwarzanie złożonych struktur trójwymiarowych. Na przykład naczynia krwionośne składają się z kilku typów ściśle połączonych komórek. Dotychczasowe próby hodowli doprowadziły do powstania krótkich i łatwo pękających tętnic. Dzięki biodrukarkom będzie można wyprodukować tętnice o wytrzymałości znacznie większej od tych naturalnych,wzmacniając ich ściany syntetycznymi dodatkami.

Specjaliści z Carnegie Mellon University pracują na komórkach macierzystych umieszczanych w  specjalnie komponowanych roztworach decydujących o tym, w jakie tkanki  te komórki się zamienią. Drukarka nanosi białkową odżywkę, później substancje niezbędne do różnicowania się komórek macierzystych i na koniec same komórki. – To jak nakładanie atramentu na papier. W zależności od tego, jakie substancje znajdują się w tym miejscu płytki, komórki dzielą się na różne linie – wyjaśniła Julie Jadlowiec-Phillippi.

Przeszczepy

W przyszłości nowa technologia ulepszy także stosowane już dziś przeszczepy. Zespołowi uczonych z Wake Forest University pod kierunkiem prof. Anthony'ego Atali, udało się niedawno wyhodować pęcherz moczowy, który dzięki drukarce mógłby wzbogacić o nerwy i naczynia krwionośne. Dzięki temu realne stałoby się implantowanie już kompletnego narządu cierpiącym na raka pęcherza.
Istnieje przekonanie, że dzięki rozwojowi nanotechnologii będziemy mogli manipulować nie tylko kroplami pełnymi komórek, co dzieje się obecnie, ale i pojedynczymi komórkami. Wszystko wskazuje na to, że jesteśmy na dobrej drodze, co udowodnili brytyjscy naukowcy, drukując zespół w pełni sprawnych neuronów. To ogromna szansa na postęp w walce z chorobami takimi jak Alzheimer czy Parkinson, gdzie niezbędne są przeszczepy komórek nerwowych.

Cóż, to czym Science Fiction było jeszcze wczoraj, jest już medycyną dnia dzisiejszego!