Dla naukowców zajmujących się biodrukiem wciąż największym wyzwaniem zdaje się być wytworzenie funkcjonalnej sieci naczyń krwionośnych. Układ krążenia oprócz transportu krwi, pełni wiele istotnych i trudnych do odwzorowania funkcji. Dotychczasowe sposoby drukowania przestrzennego naczyń krwionośnych nie dość, że były zbyt kosztowne i czasochłonne, to nie przynosiły oczekiwanych efektów. Dzięki przełomowym badaniom prowadzonym przez grupę naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego wytwarzanie wszczepialnych sieci waskularnych w technologii przyrostowej może stać się rzeczywistością, torując tym samym drogę do wydruków sztucznych narządów.
Najważniejsze wymagania stawiane przed drukowanymi sieciami naczyń krwionośnych to m.in. bezproblemowa integracja z tkankami organizmu oraz brak skłonności do tworzenia się niebezpiecznych skrzeplin. Co więcej, spektrum rozmiarów musi być dość szerokie (od kilkucentymetrowych aort po naczynia kapilarne dochodzące do kilku mikrometrów).
Metoda opracowana przez naukowców z San Diego (używana już wcześniej do drukowania 3D komórek wątroby) polega na modyfikacji popularnej technologii wytwarzania, opartej o materiały światłoutwardzalne.
Zaprojektowane przy użyciu specjalistycznego oprogramowania skomplikowane struktury zostają przekonwertowane na obrazy 2D i przy pomocy mikroskopijnych luster (DMD chip) są przenoszone na powierzchni hydrożelu. Pod wpływem światła UV zaplanowany wzór zestala się w roztworze zawierającym zarówno żywe komórki jak i światłoczułe polimery. W ten sposób zostaje wytworzony polimerowy scaffold (rusztowanie) o pożądanym kształcie, tworzący środowisko do wzrostu komórek. Taka technologia wytwarzania nosi nazwę DMD (digital micromirror device) i pozwala na wydrukowanie elementów o bardzo wysokiej rozdzielczości przy mikroskopijnym rozmiarze- pełna konstrukcja została wydrukowana na obszarze 20 mm2 a jej grubość nie przekracza 600 mikrometrów.
Cały proces mikrowytwarzania przy wykorzystaniu tanich i biokompatybilnych materiałów trwa zaledwie kilka sekund. Jest to niewiarygodne usprawnienie w porównaniu do konkurencyjnych metod, gdzie drukowanie prostych struktur może trwać blisko kilka godzin.
Przeprowadzone testy in vivo (w organizmach zwierzęcych) wykazały, że wydrukowane komórki mają zdolność do integracji z siecią krwionośną gospodarza, pozwalając na przepływ krwi.
Jak zauważa sam koordynator projektu – profesor Shaochen Chen – projekt wciąż wymaga dużego nakładu pracy. Wydrukowana sieć naczyń krwionośnych nie jest jeszcze zdolna do transportu substancji odżywczych czy zbędnych produktów przemiany materii. Jest to jednak milowy krok w stronę rozwoju implantologii drukowanych tkanek, a w konsekwencji również organów. Obecnie zespół badawczy prowadzi pracę nad zminimalizowaniem odpowiedzi immunologicznej występującej podczas przeszczepów tkanek.
Źródło: scienceblog.com
Grafika: [1] [2] [3]
