Περιεχόμενα Άρθρου
Η τεχνολογία για την τρισδιάστατη εκτύπωση ανθρώπινου ιστού έχει βελτιωθεί με τα χρόνια, αλλά εξακολουθεί να είναι μια εξαιρετικά αργή διαδικασία. Μέρος αυτού οφείλεται στον τρόπο με τον οποίο κάθε κελί πρέπει να τοποθετηθεί, καθώς και στο πόσο εύκολα καταστρέφονται κατά την εκτύπωση. Ωστόσο, οι πρόσφατες εξελίξεις επέτρεψαν στους ερευνητές όχι μόνο να κάνουν τρισδιάστατη βιοεκτύπωση ιστών δέκα φορές πιο γρήγορα από τις υπάρχουσες διαδικασίες, αλλά να το κάνουν απευθείας σε μια πληγή για ταχύτερους χρόνους επούλωσης.
Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Επικοινωνίες για τη φύση από μια ομάδα στο Penn State παρουσιάζει τον βασικό παράγοντα για την επιτάχυνση της δημιουργίας ιστών: μικροσκοπικά σμήνη κυττάρων γνωστά ως σφαιροειδή. Σε αντίθεση με προηγούμενες επιλογές βιοεκτύπωσης που δεν διαθέτουν τα απαραίτητα, τα σφαιροειδή προσεγγίζουν καλύτερα τις κυτταρικές πυκνότητες που παρατηρούνται στο ανθρώπινο σώμα. Ο Ibrahim Ozbolat, συν-συγγραφέας της μελέτης και καθηγητής επιστήμης και μηχανικής μηχανικής, βιοϊατρικής μηχανικής και νευροχειρουργικής, το παρομοιάζει με την κατασκευή ενός τοίχου, με κύτταρα ως τούβλα και βιολίβανο ως κονίαμα.
«Αυτή η τεχνική… επιτρέπει τη βιοεκτύπωση ιστών με τρόπο υψηλής απόδοσης με ταχύτητα πολύ μεγαλύτερη από τις υπάρχουσες τεχνικές με υψηλή κυτταρική βιωσιμότητα», δήλωσε ο Ozbolat είπε σε δήλωση.
Ο Ozbolat και οι συνεργάτες του είχαν εφεύρει προηγουμένως ένα σύστημα βιοεκτύπωσης με υποβοήθηση αναρρόφησης που χρησιμοποίησε το άκρο μιας πιπέτας για να ανυψώσει, να μεταφέρει και να τοποθετήσει μεμονωμένα σφαιροειδή σε σχήμα που ενθάρρυνε την αυτοσυναρμολόγηση και την ανάπτυξη σε συμπαγή ιστό. Αλλά μια τέτοια σταδιακή διαδικασία σήμαινε ότι χρειάστηκαν μέρες οι μηχανικοί για να δημιουργήσουν ένα κυβικό εκατοστό υλικού.
Πρόσθετη έρευνα και ανάλυση επέτρεψε στην ομάδα του Ozbolat να αναπτύξει στη συνέχεια αυτό που αποκαλούν High-throughput Integrated Tissue Fabrication System for Bioprinting (HITS-Bio). Αντί για χειροκίνητη συναρμολόγηση, το HITS-Bio χρησιμοποιεί μια σειρά από ακροφύσια πιπέτας τέσσερα επί τέσσερα που κατευθύνονται ψηφιακά για να κινούνται σε τρεις διαστάσεις, ενώ ταυτόχρονα χειρίζονται πολλαπλά σφαιροειδή ταυτόχρονα. Το εργαλείο πολλαπλών ακροφυσίων μπορεί να χειριστεί έως και 16 σφαιροειδή τη φορά, μεταφέροντάς τα σε ακριβείς διαμορφώσεις σε ένα υπόστρωμα βιομελανιού. Με αυτόν τον τρόπο, το HITS-Bio μπορεί να επιταχύνει εκθετικά τις δομές κυττάρου βιοεκτύπωσης 3D.
«Μπορούμε τότε να κατασκευάσουμε κλιμακούμενες δομές πολύ γρήγορα. Είναι 10 φορές ταχύτερο από τις υπάρχουσες τεχνικές και διατηρεί πάνω από 90% υψηλή βιωσιμότητα των κυττάρων», δήλωσε ο Ozbolat.
Οι ερευνητές πραγματοποίησαν δύο ξεχωριστές δοκιμές για να δείξουν τις ικανότητες της νέας τεχνικής. Στο πρώτο πείραμα, η ομάδα χρησιμοποίησε το HITS-Bio για να φτιάξει ένα μπλοκ ενός κυβικού εκατοστού από περίπου 600 σφαιροειδή κύτταρα ικανά να αναπτυχθούν σε χόνδρο. Αντί για μέρες δουλειάς, το HITS-Bio κατασκεύασε το σφαιροειδές δείγμα του σε λιγότερο από 40 λεπτά.
[Related: Bioprinting breakthrough uses acoustic waves to create lab-grown human tissue.]
Η τεχνική δείχνει ήδη υπόσχεση πέρα από το εργαστήριο. Σε ένα άλλο πείραμα, ο Ozbolat και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν το HITS-Bio κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης για την έγχυση σφαιροειδούς βιολεκάνης απευθείας σε ένα τραύμα που βρίσκεται στο κρανίο ενός αρουραίου – μια παγκόσμια πρωτιά. Με τη βοήθεια της τεχνολογίας microRNA για τον έλεγχο της γονιδιακής έκφρασης, οι ερευνητές οδήγησαν τα σφαιροειδή να αναπτυχθούν σε πραγματικό οστό. Μετά την επέμβαση, το τραύμα επουλώθηκε σχεδόν πλήρως σε περίπου έξι εβδομάδες.
«Στην πραγματικότητα επιτάχυνε την αποκατάσταση των οστών», είπε ο Ozbolat.
Οι ερευνητές στη συνέχεια θέλουν να εργαστούν για την κλιμάκωση της μεθόδου HITS-Bio για την αντιμετώπιση πιο περίπλοκων ιστών, πιθανώς μέσω της προσθήκης περισσότερων ακροφυσίων. Εάν καταφέρουν να καταλάβουν πώς να ενσωματώσουν την εκτύπωση κυττάρων αιμοφόρου αγγείου – απαραίτητη για κλινικά και χειρουργικά βιώσιμο ιστό μεταμόσχευσης – η ομάδα πιστεύει ότι η τεχνολογία μπορεί μια μέρα να βοηθήσει ακόμη και στην εκτύπωση ολόκληρων οργάνων όπως συκώτια.
VIA: popsci.com
Greek Live Channels Όλα τα Ελληνικά κανάλια:
Βρίσκεστε μακριά από το σπίτι ή δεν έχετε πρόσβαση σε τηλεόραση;
Το IPTV σας επιτρέπει να παρακολουθείτε όλα τα Ελληνικά κανάλια και άλλο περιεχόμενο από οποιαδήποτε συσκευή συνδεδεμένη στο διαδίκτυο.
Αν θες πρόσβαση σε όλα τα Ελληνικά κανάλια
Πατήστε Εδώ
Ακολουθήστε το TechFreak.GR στο Google News για να μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις τεχνολογίας.
