BioPen – drukowanie nowych komórek bezpośrednio na kościach

Kiedy wydawało się, że w dziedzinie wykorzystania druku 3D na potrzeby medycyny, widzieliśmy już wszystko, okazuje się, że w tej kwestii ostatnie słowo jeszcze nie padło. Zapewne nie stanie się to prędko, ponieważ naukowcy nawet na moment nie zwalniają tempa, co krok zadziwiając nas nowymi pomysłami. Drukowanie z komórek macierzystych, bezpośrednio na powierzchni uszkodzonej kości, w celu przyspieszenia jej regeneracji, właśnie staje się faktem.

Coraz więcej ośrodków medycznych stara się rozwijać swoje własne wariacje na temat biodruku 3D, który zmierza w kierunku stworzenia żywych, ludzkich organów. Większość z tych osiągnięć pozostaje nadal w sferze działalności laboratoriów medycznych i służy przede wszystkim do testów farmaceutycznych. Jesteśmy jednak coraz bliżej momentu, w którym taki organ będzie mógł zostać wszczepiony prawdziwemu pacjentowi.

Proces drukowania komórek i tkanek diametralnie różni się od tradycyjnych metod. Trwa też nieporównywalnie dłużej. Pojedyncze komórki łączone są w tkanki w czasie liczonym nie w godzinach, lecz w dniach. Naukowcy z australijskiego Uniwersytetu w Wollongong są w stanie znacznie przyspieszyć ten proces, a to wszystko za sprawą urządzenia, które możemy nazwać 3Doodler’em biodruku 3D.

Przy pracy nad BioPen’em brali też udział między innymi chirurdzy ortopedzi ze szpitala Świętego Wincenta z Melbourne. Narzędzie pozwala na naprawę uszkodzonych kości i chrząstek poprzez „rysowanie” nowymi komórkami bezpośrednio na nich.

Tajemnicą działania urządzenia jest zastosowanie specjalnego „bioatramentu”. Składa się on z komórek macierzystych umieszczonych wewnątrz biopolimeru, którym może być alginian, czyli ekstrakt z wodorostów, który dodatkowo znajduje się jeszcze w warstwie hydrożelu. Warstwa takiego „atramentu” umieszczana jest bezpośrednio na uszkodzonej kości i utwardzana za pomocą wiązki promieni UV z lampy wbudowanej w BioPen’a. Komórki namnażają się wewnątrz ciała pacjenta i różnicują się, w zależności od pełnienia swojej przyszłej funkcji, na komórki mięśniowe, nerwowe oraz kostne.

Metoda ta może zrewolucjonizować przede wszystkim chirurgiczne naprawianie chrząstek. Dotychczas był to jeden z trudniejszych zabiegów, ponieważ lekarze nie potrafili określić przed operacją właściwego kształtu chrząstki, przez co nie było możliwe wcześniejsze przygotowanie implantu dla pacjenta. Z BioPen’em będzie można po prostu uzupełnić braki w tkance i to w trakcie jednego zabiegu.

Kolejnym krokiem rozwoju jest wzbogacenie substancji drukującej o różnego rodzaju leki wspomagające leczenie, dzięki czemu regeneracja uszkodzeń będzie przebiegała znacznie szybciej.