Technologia biodruku 3D od kilku lat wzbudza wiele emocji, niestety powszechne wyobrażenie na temat tego co w rzeczywistości są w stanie stworzyć biodrukarki 3D jest dalekie od rzeczywistości. Największą obietnicą tej metody jest oczywiście tworzenie w pełni funkcjonalnych organów wewnętrznych, gotowych do wszczepienia – rzecz teoretycznie jak najbardziej realna do wdrożenia, jednakże stosunkowo odległa w czasie. Tymczasem za pomocą biodrukarek 3D można już dziś zrealizować wiele innowacyjnych projektów i aplikacji, które w dłuższej perspektywie czasu pomogą osiągnąć ludzkości zupełnie nowe możliwości rozwoju.
Poniższe zestawienie prezentuje pięć dziedzin, gdzie biodrukarki 3D mają obecnie największe zastosowanie. W niektórych przypadkach są one wykorzystywane do bieżącej pracy naukowo-badawczej, w innych dopiero przecierają nowe szlaki. Tak w wielkim skrócie wygląda stan biodruku 3D na świecie na początek nowej dekady XXI wieku…
1. Biowydruki hydrożelowe na potrzeby hodowli komórkowej
Tak jak tradycyjny druk 3D powstał na potrzeby szybkiego prototypowania, tak pierwszą i najbardziej rozpowszechnioną funkcją biodrukarek 3D jest obecnie tworzenie rusztowań (scaffoldów) z materiałów hydrożelowych, na których będą hodowane komórki. Na chwilę obecną tego typu aplikacje mają przede wszystkich charakter naukowo-badawczy – w przyszłości tą metodą będzie możliwe laboratoryjne produkowanie tkanek (np. skóry) lub wybranych narządów (np. wyspy trzustkowe, czy cała trzustka).
2. Bioplotowanie
Proces polegający na automatycznym wypełnianiu probówek lub mikropłytek określoną (tą samą lub zmienną) ilością płynu (syntetycznego lub biologicznego). Płyn w probówkach może być ten sam lub mieszany z kilku różnych gatunków. Proces jest stosunkowo prosty, ale niezwykle efektywny, biorąc pod uwagę, że alternatywą jest przeprowadzenie go ręcznie przez laboranta. Urządzenia dedykowane do prowadzenia tego typu procesów nazywamy bioploterami, jednakże znakomita większość biodrukarek 3D jest w stanie również to przeprowadzić i są do tego celu często wykorzystywane.
3. Biodruk bezpośredni
Daje możliwość druku 3D z materiału biologicznego z żywymi komórkami, co warunkuje m.in. ich optymalny rozwój w całym obszarze biodrukowanego 3D modelu, przez co wykazują większe podobieństwo do naturalnie powstałych tkanek. Zastosowanie technologii przyrostowej pozwala na wytwarzanie skomplikowanych geometrii, przez co może okazać się przydatna w przypadku medycyny regeneracyjnej – np. przy rekonstrukcji małżowiny usznej.
Klasyczny zabieg odtwarzania małżowiny usznej polega na pobraniu chrząstki z łuku żebrowego, z której przygotowuje się chrząstkę o kształcie zbliżonym do małżowiny usznej i wszywa pod skórę w miejscu brakującego ucha – efekt zabiegu zależy przede wszystkim od zdolności manualnych chirurga, przez co trudno mówić o powtarzalności efektów. Jeżeli w zabiegu wykorzysta się technologię biodruku, wtedy można uzyskać chrząstkę o przewidywanym kształcie oraz budowie odpowiadającej drugiemu uchu pacjenta – dane do procesu druku 3D można zebrać poprzez skan lub badania obrazowania medycznego. Jako materiał do biodruku wykorzystany może zostać specjalny hydrożel wzbogacony o komórki (np. komórki macierzyste), które pozwolą na stworzenie chrząstki z komórek pacjenta, przez co ryzyko odrzucenia wszczepu jest minimalne.
4. Regeneracyjne implanty kości
Wyższym etapem niż biodruk chrząstek, jest tworzenie implantów kości, które z czasem rozpuszczą się w ciele pacjenta bez jakiegokolwiek wpływu na jego zdrowie, a z drugiej będą stymulować rozrost istniejącej tkanki kostnej. Implanty są zaprojektowane w indywidualny sposób pod konkretny przypadek medyczny i wykonane z materiału biokompatybilnego (np. PCL), zmieszanego w przewidywalny i kontrolowany sposób z proszkiem kostnym (DCB). Po wszczepieniu do ciała pacjenta, implant będzie się stopniowo biodegradował (rozpuszczał) w ciele, pobudzając równocześnie tkankę kostną do rozrostu (poprzez DCB). Tkanka kostna będzie obrastać wokół implantu, sukcesywnie go zastępując. Docelowo implant całkowicie zniknie, a w jego miejsce pojawi się naturalna kość pacjenta.
5. Wszczepialne nośniki lekarstw i antybiotyków
Biomateriał może zostać „nasączony” lekarstwem lub antybiotykiem w kontrolowany sposób – np. jego ścianki będą miały różną grubość w zależności od rodzaju leku lub dawki. Taki nośnik zostanie wszczepiony pacjentowi, gdzie będzie się biodegradował uwalniając kolejne dawki leku – dzięki temu możliwe będzie projektowanie całej kuracji w czasie oraz aplikowanie lekarstwa bezpośrednio na newralgiczne miejsce.
Źródło: www.3dprintingcenter.net
