Co kdyby lékaři mohli vytisknout ledvinu z buněk pacienta, aniž by museli najít odpovídající dárcovský orgán a obávat se, že budou odmítnuti tělem pacienta?
S pomocí 3D biotisku by to mohlo být realizováno již za deset let, říká profesorka Jennifer Lewis z Harvardova Weissova institutu pro bioinženýrství. Biotisk orgánů je použití technologie 3D tisku k sestavení více typů buněk, růstových faktorů a biomateriálů vrstvou po vrstvě, aby se vytvořily umělé orgány, které dokonale napodobují přirozené orgány, podle studie. Tato regenerativní medicína je ve fázi výzkumu a vývoje a hnací silou za ní je "skutečná lidská potřeba".
Desperate čekání
Asi 1 milion lidí na celém světě potřebuje ledviny. Dosáhnou konečného stadia selhání ledvin a musí podstoupit dialýzu. Dialýza představuje pro tělo velkou zátěž a s každým rokem se riziko úmrtí pacientů výrazně zvyšuje. Takže snaha vypořádat se s velkou výzvou varhanního 3D tisku je opravdu velká.
Magický inkoust
Chcete-li zahájit proces biotisku orgánů, lékaři obvykle začínají s vlastními buňkami pacienta. Provádějí malou jehlovou biopsii orgánu nebo provádějí minimálně invazivní chirurgii, aby odstranili malý kus tkáně "menší než polovina velikosti poštovní známky". Pomocí této tkáně odstraněny mohou být buňky demontovány a kultivovány in vitro.
Kultivace probíhá ve sterilních inkubátorech nebo bioreaktorech, tlakových nádobách z nerezové oceli, které pomáhají buňkám získat dostatek živin. Lékaři je krmí živinami (médiem) každých 24 hodin, protože buňky mají svůj vlastní metabolismus. Různé typy buněk vyžadují různé živiny. Pak ho smícháme s gelem, který je jako lepidlo. Každý orgán ve vašem těle je vyroben z buněk a lepidla, které je drží pohromadě.
Lepidlo je přezdívka pro bio-inkoust, tisknutelnou směs živých buněk, molekul bohatých na vodu nazývaných hydrogely, kultivační médium a růstové faktory, které pomáhají buňkám pokračovat v proliferaci a diferenciaci. Hydrogel napodobuje extracelulární matrici těla - obsahuje látky, jako jsou bílkoviny, kolagen a kyselina hyaluronová.
Běžně používané biomateriály musí být netoxické, biologicky odbouratelné a biokompatibilní, aby se zabránilo nežádoucím imunitním reakcím. Kolagen a želatina jsou dva nejčastěji používané biomateriály při biotisku tkání nebo orgánů.
Buďte svědky okamžiku zázraku
Lékaři vložili každý bio-inkoust - typ inkoustu v závislosti na tom, kolik typů buněk chtějí vytisknout - do tiskové kazety, "vytlačující bio-inkoust přes tiskovou hlavu a trysku, budování materiálu vrstvu po vrstvě."
Poté, co je biotištěný orgán implantován pacientovi, bude se časem přirozeně rozkládat, lepidlo se rozpustí a buňka bude cítit, že se "můstek" hroutí; buňka bude cítit, že její základ již není pevný. Takže buňky si vytvoří své vlastní mosty a vytvoří si vlastní lepidla ve vašem těle.