Żywe ludzkie ucho z drukarki 3D

Wydrukowane tkanki podjęły pracę w organizmach biorców – na razie w badaniach na zwierzętach.

Aktualizacja: 16.02.2016 03:45 Publikacja: 15.02.2016 17:15

Gotowe do przeszczepu wydruki: fragment żuchwy i ucho

Gotowe do przeszczepu wydruki: fragment żuchwy i ucho

Foto: materiały prasowe

Ucho, mięsień i kość wykonali naukowcy z amerykańskiego Baptystycznego Centrum Medycznego Wake Forest. Nie użyli jednak zwykłej drukarki 3D, ale urządzenia, które nazywają Zintegrowanym Systemem Drukującym Organy i Tkanki (ITOP). Pozwala ono na używanie kilku rodzajów materiałów. Po pierwsze, biodegradowalnego plastiku, który tworzy stelaż dla organu lub tkanki. Po drugie, płynu zawierającego żywe komórki, który ten stelaż wypełnia. Trzeci materiał tworzy zewnętrzną mocną osłonę, która rozkłada się zaraz po wszczepieniu organu lub tkanki. Proces drukowania przebiega bardzo delikatnie, by nie zniszczyć żywych komórek.

Opis metody naukowcy zamieścili w najnowszym wydaniu czasopisma naukowego „Nature Biotechnology". Jak piszą, największym wyzwaniem przy drukowaniu tkanek jest umożliwienie komórkom utrzymania się przy życiu, zanim zrosną się one z organizmem biorcy. Aby rozwiązać ten problem, inżynierowie medyczni z Wake Forest musieli opracować idealną recepturę płynu, w którym dryfują drukowane komórki. Musieli też wyposażyć polimerowy stelaż w sieć maleńkich kanalików, którymi z organizmu do nowo wszczepionych komórek mogą napływać substancje odżywcze i tlen.

Jak u dziecka

Wydrukowane żywe struktury były kilkucentymetrowe. Wcześniej uważano, że aby tak duży żywy implant mógł przeżyć w organizmie, trzeba wydrukować także naczynia krwionośne. Okazało się to niekonieczne. – Odpowiedni skład „tuszu" oraz kanaliki zapewniają komórkom środowisko, w którym mogą rosnąć – tłumaczy dr Anthony Atala, który uczestniczył w badaniach.

Naukowcy wydrukowali na próbę kilka fragmentów ludzkiego ciała: ucho (mniej więcej czterocentymetrowe, wielkości ucha dziecka), kawałki kości (żuchwy, czaszki) oraz mięsień. Wszczepili je następnie do organizmów zwierząt, pod skórę. Implantowane tkanki nie tylko przeżyły, ale też zaczęły obrastać w naczynia krwionośne, chrząstkę, a nawet (w przypadku mięśnia) w nerwy. Raport z badań publikowany przez „Nature Biotechnology" opisuje, jak tkanki radziły sobie przez kilka pierwszych miesięcy. Jeżeli badania długoterminowe będą miały równie zachęcający wynik, lekarze będą mogli rozpocząć próby wszczepiania nowych implantów ludziom.

Pierwsi w kolejce do przeszczepów będą weterani wojenni – badania są finansowane z amerykańskiego Funduszu Sił Zbrojnych na rzecz Medycyny Regeneracyjnej.

Małe serce, ale bije

Wytwarzanie tkanek i organów na drukarkach 3D to bardzo obiecujący dział techniki medycznej. Jeśli chodzi o bardziej skomplikowane organy, wątrobę, serce, nerki, to udało się jak dotąd wydrukować ich prawidłowo funkcjonujące miniaturki, np. bijące serce o średnicy 0,25 mm. Takie miniorgany służą do testowania leków, traktuje się je jako alternatywę dla badań na zwierzętach, które są coraz droższe i których wyniki nie zawsze sprawdzają się potem na ludziach. Jednak celem przyświecającym próbom drukowania organów jest stworzenie organów do przeszczepów. Transplantologia zmaga się bowiem z nieustannym deficytem dawców.

Jeśli chodzi o prostsze organy, to niektóre są już drukowane, choćby pęcherz i cewka moczowa. Próby wszczepiania ich ludziom są w toku.

W Polsce firma MaterialsCare (założona przez naukowców z Politechniki Warszawskiej) wytwarza implanty kości. Są one na razie wszczepiane psom w ramach leczenia eksperymentalnego. Ale na swoją kolej czekają już ludzie, pacjenci Centrum Medycyny Sportowej w Warszawie. Implanty MaterialsCare mają u nich zastąpić pęknięte łąkotki. Jednak implant MaterialsCare nie zawiera komórek żywych, jest tylko sprytnie uformowanym rusztowaniem z biodegradowalnego polimeru. Po wszczepieniu stelaż wypełnia się komórkami, a sam powoli się rozpuszcza, aż w końcu zostaje tylko kość.

Ucho, mięsień i kość wykonali naukowcy z amerykańskiego Baptystycznego Centrum Medycznego Wake Forest. Nie użyli jednak zwykłej drukarki 3D, ale urządzenia, które nazywają Zintegrowanym Systemem Drukującym Organy i Tkanki (ITOP). Pozwala ono na używanie kilku rodzajów materiałów. Po pierwsze, biodegradowalnego plastiku, który tworzy stelaż dla organu lub tkanki. Po drugie, płynu zawierającego żywe komórki, który ten stelaż wypełnia. Trzeci materiał tworzy zewnętrzną mocną osłonę, która rozkłada się zaraz po wszczepieniu organu lub tkanki. Proces drukowania przebiega bardzo delikatnie, by nie zniszczyć żywych komórek.

Pozostało 83% artykułu
2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Kup teraz
Nauka
Niesporczaki pomogą nam zachować młodość? „Klucz do zahamowania procesu starzenia”
Nauka
W Australii odkryto nowy gatunek chrząszcza. Odkrywca pomylił go z ptasią kupą
Nauka
Sensacyjne ustalenia naukowców. Sfotografowano homoseksualny akt humbaków
Nauka
Deszcz podczas burzy może uratować życie. Mokra skóra zmniejsza skutki pioruna
Nauka
Odkryto nowy gatunek pterozaura. Latający dinozaur mógł żyć 168 milionów lat temu