Naturalną konsekwencją najnowszych osiągnięć w dziedzinie inżynierii tkankowej farmakologii jest równoczesny rozwój metod ich badania i testowania. Zyskujący ostatnio trend medycyny personalnej zapoczątkował rozwój „lab-on-a-chip„ – urządzeń mających imitować warunki wewnątrz organizmu oraz reakcje konkretnych organów na substancje lecznicze, pomagając w optymalizacji terapii dedykowanej.
Technologia jest coraz szerzej wykorzystywana ze względu na możliwość łączenia kilku urządzeń, pozwalając na określenie sposobu współdziałania różnych typów komórek w trakcie testów wdrożeniowych leków. Dotychczas stosowane laby miały formę polimerowych (często drukowanych przestrzennie) płytek z wydrążoną siecią kanalików, wewnątrz których umieszczano materiał biologiczny. Naukowcy z Uniwersytetu w Madrycie we współpracy z austriackim producentem drukarek 3D Lithoz GmbH opracowali interesującą alternatywę dla klasycznych systemów „lab-on-a-chip„, zastępując polimer ceramiką.
Lithoz GmbH, specjalista od druku przestrzennego, wykorzystującego ceramikę jako materiał budulcowy, może pochwalić się autorską technologią LCM (Lithography-based Ceramic Manufacturing), która została wykorzystana w procesie wytwarzania addytywnego płytek. Metoda bazuje na utwardzaniu płynnej mieszaniny (ceramika z dodatkiem fotopolimeru) przy pomocy lasera, pozwalając na uzyskanie wysokiej jakości detali o takich samych właściwościach materiałowych jak części przygotowane metodami substraktywnymi.
Przeprowadzone dotychczas badania wykazują, że ceramiczne mikrosystemy z drukarek 3D mogą nawet zastąpić inne metody badań biologicznych – m.in. badania na komórkach (in vitro), a nawet żywych organizmach (in vivo). Ceramika stosowana do aplikacji medycznych jest w pełni biozgodna z tkankami organizmu i przeciwieństwie do metali czy polimerów charakteryzuje się wysoką obojętnością i niewielką reaktywnością w kontakcie komórkami.
Wykorzystanie ceramiki w procesach testowania farmaceutyków może spopularyzować jej zastosowanie w aplikacjach medycznych ze względu na lepszą wytrzymałość i odporność temperaturową niż powszechnie stosowane materiały – m.in. szkło czy tworzywa sztuczne.
Co więcej, płytka do przeznaczona do wytworzenia „lab-on-a-chip” jest kompleksowo przygotowywana w trakcie jednego procesu – nie wymaga zatem montażu ani specjalistycznej konserwacji części. Zarówno obudowa urządzenia jak i porowata membrana do hodowli komórek czy sieć mikro kanałów powstają w technologii LCM, która zapewnia wysoki stopień precyzji nawet w przypadku niewielkich elementów, nieosiągalny dla dla FDM’owych wydruków 3D z ceramiki.
Naukowcy z Madrytu nieskromnie nazywają swoje autorskie urządzenie jednym z najbardziej wybitnych przykładów mikrosystemów otrzymanych dzięki zastosowaniu technologii addytywnych. Połączenie niezwykle precyzyjnie oddanej geometrii z stosunkowo niewielkim rozmiarem czyni płytkę konkurencją dla powszechnie stosowanych elementów polimerowych. Czy będzie to, jak zapowiadają twórcy, krok w stronę postępu badań biologicznych, który wpłynie na znacznie szybszy rozwój w obszarze medycyny i farmakologii?
Źródło : 3ders. org, lithoz.com, link.springer.com
