Naukowcy wykorzystują technologię druku 4D by tworzyć spersonalizowane „inteligentne implanty” do leczenia raka piersi

Naukowcy z Queen’s University w Belfaście opracowali spersonalizowane implanty do leczenia raka piersi, które powstają w technologii druku 4D. Wykorzystując popularny program do projektowania 3D – Tinkercad i biodrukarkę Cellink Bio X, zespół badawczy wyprodukował implanty piersi z mieszanki soli sodowej karboksymetylocelulozy (CMC) i nanokryształów celulozy (CNC). Implanty wypełniono także doksorubicyną (DOX), powszechnym lekiem chemioterapeutycznym, który można następnie podawać w skoncentrowany i ukierunkowany sposób, aby zmniejszyć prawdopodobieństwo nawrotu nowotworu.

Druk 4D to koncept gdzie do tradycyjnego druku 3D – tworzenia kształtów w osiach XYZ, dodaje się czwarty wymiar w postaci czasu. W druku 4D wykorzystuje się materiały reagujące na zewnętrzne czynniki, takie jak temperatura, światło, wilgotność, zmiana pH czy ciśnienie, dzięki czemu powstałe w ten sposób obiekty mogą przechodzić zmiany kształtu lub pozyskiwać nowe właściwości. 

Korzystając z tej technologii, zespół badawczy wyprodukował wielofunkcyjne implanty piersi, które można zaprogramować tak, aby zmieniały rozmiar w celu lepszego dopasowania do jamy tkanki pacjentki. Pozwala to na większą personalizację i lepsze efekty estetyczne. Co więcej, implanty tego typu mogą również uwalniać leki stosowane w chemioterapii dokładnie tam, gdzie są potrzebne, chroniąc pacjenta przed powrotem komórek nowotworowych do dotkniętego obszaru.

Jak mówi profesor Dimitrios Lamprou, kierownik projektu i kierownik katedry biofabrykacji i zaawansowanej produkcji w Wydziale Farmacji na Queen’s University w Belfaście, tworząc implanty w technologii druku 4D, jamę piersi po operacji można pokryć implantem, który naśladuje elastyczność piersi. Zapewnia też lepsze leczenie raka piersi, poprzez uwolnienie leku chemioterapeutycznego, który będzie zapobiegał remisji nowotworu.

Rak piersi to drugi najczęstszy nowotwór na świecie. Każdego roku występuje u ponad 2,3 miliona kobiet, a około 30% dotkniętych nim osób umiera z powodu tej choroby. Podstawową strategią leczenia nowotworu tego typu jest tzw. operacja oszczędzająca. Niestety często wiąże się to z miejscowym nawrotem raka i utratą tkanki piersi. Dodatkowo stosowanie radioterapii i terapii systemowej, zwiększając jednocześnie szanse pacjenta na przeżycie, powoduje wydłużenie czasu leczenia i nieprzyjemne skutki uboczne. Zespół z Queen’s University twierdzi, że opracował atrakcyjną alternatywę dla tych metod.

Naukowcy twierdzą, że druk 4D stwarza szansę na poprawę leczenia raka piersi poprzez opracowanie „inteligentnych implantów”. Zauważyli również, że w celu dostosowania implantu do potrzeb pacjenta można zastosować rezonans magnetyczny (MRI) lub komputerową tomografię osiową (CAT). Co więcej, po wszczepieniu inteligentnego implantu, może się on rozszerzać, aby lepiej dopasowywać się do ciała pacjentki. Ta zmiana rozmiaru i kształtu następuje w odpowiedzi na płyny śródmiąższowe (płyny wypełniające szczeliny między komórkami), zapewniając dodatkowy poziom dostosowania.

Dzięki niewielkim rozmiarom te nowatorskie implanty piersi są również niedrogie i łatwe w produkcji. Można je przygotować w szpitalach do bezpośredniego i spersonalizowanego leczenia, redukując koszty i zapewniając pacjentom lepsze możliwości.

Źródło: www.sciencedirect.com
Zdjęcie przewodnie: www.sciencedirect.com