Bioinženjeri otkrivaju novi pristup tehnici printanja organa: takvi organi bit će dostupni u iduća dva desetljeća

Aditivni proizvodni sustavi približili su se printanju čitavih, ispravnih organa za hitne medicinske transplantacije. Istraživači su objavili kako su uspjeli u 3D printanju kompletnog sustava krvnih žila pronađenih na glavnom organu.

Svakog dana oko 20 pacijenata kojima očajnički treba transplantacija organa umre prije nego što ga dobiju. Nema dovoljno darivatelja, jer darivatelj trebaju prije umrijeti, a ne preminu svi na način koji ostavlja njihove organe neoštećenim i održivim.

Došlo je do toga da je zajednica transplantacija smanjila ograničenja prihvatljivosti davatelja organa. Pacijenti s dobro upravljanim HIV-om sada mogu donirati svoje organe drugim HIV pacijentima. Ljudi koji su umrli od predoziranja drogom sada su također prihvatljivi.

Tražeći alternativu oslanjanja na donatore, istraživači su se bavili uporabom 3D printanja za izradu organa. Testovi su pokazali mogućnost printa bioloških tkiva koja čine srce, jetru i pluća.

Međutim, prirodni organi imaju osjetljive krvne žile koje ih opskrbljuju krvlju. Trenutni 3D pisači ne mogu isprintati tako složen vaskularni sustav. A ako te krvne žile ne osiguraju kisik i hranjive tvari, proizvedeni organi neće raditi.

Nova tehnika 3D printa za izradu mreža krvnih žila

Tim kojeg predvode istraživači sa Sveučilišta Rice, razvio je i novu tehniku 3D printa i odgovarajućeg bio-materijala. Kombinacija je omogućila ispis sitnih krvnih žila koje čine krvožilni sustav organa.

“Jedna od najvećih prepreka stvaranju funkcionalnih zamjenskih tkiva bila je naša nemogućnost printa složene vaskularne građe koja može dostaviti hranjive sastojke gusto naseljenim tkivima”, objasnio je istraživač Ricea dr. Jordan Miller. “Dalje, naši organi zapravo sadrže neovisne vaskularne mreže – poput dišnih putova i krvnih žila pluća ili žučnih kanala i krvnih žila u jetri.”

Raniji napori Millerovog tima uspješno su isprintali slojeve spužvastog tkiva koji čine pluća. Međutim, nisu uspjeli stvoriti mreže krvnih i limfnih žila koje se nalaze u svakom organu.

Vaskulaturom se organ spaja na druge dijelove tijela. Ako te krvne žile nedostaju ili su oštećene, organ će gladovati i umrijeti. Isto tako, ako mu nedostaju limfne žile, neće imati tečnosti za pravilan imunološki sustav.

„Plovila“ koja nose krv i limfnu tekućinu predstavljaju značajan izazov za 3D printanje. Njihova tkiva moraju biti fleksibilna, ali robusna, šuplja i tanka. Posljednje, ali ne najmanje bitno, svi kapilari moraju biti povezani.

U budućnosti možemo očekivati 3D printane jetru i pluća za medicinsku transplantaciju

Istraživači Ricea pokazali su mogućnosti svoje novorazvijene tehnike hidrogela i 3D ispisa. U nedavnom eksperimentu isprintali su mreže osjetljivih krvnih žila koje nalikuju vaskulaturi u prirodnim organima.

Da bi se materijal učvrstio polako, Millerov tim tretirao je 3D ispisanu vaskularnu mrežu plavim svjetlom.

Njihova tehnika ne samo što je omogućila stvaranje složene, ali čvrste mreže, već je osigurala da otisnuti oblici ostanu fleksibilni. Na taj bi način krvne žile izdržale stres koji nastaje zbog procesa disanja.

Istraživači su testirali unos kisika u 3D modele pluća. Također su transplantirali isprintane jetrene strukture u miševe.

Iako Riceov tim nije potvrdio kako su 3D printana jetra postigla funkcionalnost, stanice jetre su izdržale postupak transplantacije što ukazuje na rad krvnih žila.

“Dodavanjem multivaskularne i intravaskularne strukture, uvodimo opsežni set dizajnerskih sloboda za inženjiranje živog tkiva”, primijetio je Miller. Predvidio je kako će bioprintanje postati vitalni dio medicine u roku od 20 godina.