Rejestracja

Please leave these two fields as-is:
UWAGA: Prosimy o rozwiązanie prostego równania matematycznego!
zamknij

Zaloguj się

Zapomniałeś hasła?

Jeżeli nie pamiętasz swojego hasła, wyślemy Ci nowe - wystarczy skorzystać ze specjalnego formularza
Przypomnij mi hasło

Zarejestruj się
Napisano: 19 maja 2011

Liczba komentarzy: 0
Biodrukarka 3D — technologia przyszłości w teraźniejszości

Autor wpisu

W filmie „Piąty element” z fragmentu DNA znajdującego się w rękawicy odtwarzana jest, warstwa po warstwie, piękna kobieta. Ta futurystyczna scena już niedługo może się powtórzyć w rzeczywistości dzięki doskonałemu połączeniu dorobku techniki z naukami biomedycznymi w postaci biodrukarki 3D.

Pierwszą biodrukarkę stworzyła firma Invetech, od dziesięcioleci zajmująca się produkcją sprzętu biomedycznego, na zlecenie firmy Organovo, pioniera w dziedzinie technologii biodruku. Organovo koncentruje się na metodzie używanej od prawie dwóch dekad przez jubilerów czy mechaników, w tym przypadku wykorzystując drukarkę 3D do druku ludzkich tkanek na żądanie, zarówno do badań laboratoryjnych jak i do celów medycznych. Biodrukarka może stać się spełnieniem snów o prostej i szybkiej medycynie regeneracyjnej, w której tempo otrzymania narządu warunkuje jedynie szybkość namnażania się komórek własnych chorego, nie zmuszając pacjentów potrzebujących na przykład serca do snucia marzeń o cudzej śmierci.

Pierwsza biodrukarka 3D firmy Organovo

Drukarka wyposażona jest w dwie głowice. Zadaniem pierwszej jest umieszczanie docelowych komórek, a druga wprowadza materiały wspomagające jak hydrożel, kolagen czy czynniki wzrostu, konstruując linia po linii i warstwa po warstwie trójwymiarowe struktury. Do druku służy specjalnie zmodyfikowany hydrożel alginianowy, który w temperaturach poniżej 20oC jest płynem, a powyżej 32oC ciałem stałym. Jest on wystarczająco sztywny by utrzymać zaprogramowany kształt i jednocześnie zachowuje właściwości pozwalające na swobodną manipulację. Precyzja sprzętu sięga mikrometrów dzięki zastosowaniu laserowego systemu kalibracji sterowanego komputerowo. Oprogramowanie utrzymuje także na optymalnym poziomie parametry „farby biologicznej” takie jak temperatura, lepkość oraz opór elektryczny.

Wspomniana wyżej kompania poinformowała niedawno o udostępnieniu danych dotyczących pierwszej biodrukarki tworzącej naczynia krwionośne. Dane zostały zaprezentowane 10 grudnia 2010 roku na konferencji Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society (TERMIS) w Orlando na Florydzie. Naczynia krwionośne drukuje się z elementów natywnych tętnic: pierwotnych śródbłonkowych komórek mięśni gładkich i fibroblastów otrzymanych od ludzi. Są one pierwszymi na świecie tętnicami wykonanymi wyłącznie z komórek indywidualnej osoby. Wielu naukowców uważa, że na razie przy projektowaniu organów wystarczy wytworzyć jedynie główne naczynia i pozostawić czas i miejsce tkance by sama zbudowała resztę niezbędnych połączeń. To niewiarygodna siła technologii, którą uosabia biodrukarka NovoGen MMX, zaprojektowana specjalnie do budowy zaawansowanych, trójwymiarowych, półstałych struktur komórkowych przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej zdolności do przeżycia komórek w trakcie procesu drukowania. Platforma, wyposażona w nowy sprzęt i oprogramowanie rozwiązuje wiele problemów, umożliwiając tym samym komercyjne wykorzystanie biodrukarki. Żywotność i elastyczność komórek, którą umożliwia platforma, gwarantuje szybki postęp w kreacji tkanek na żądanie. Zwłaszcza że plan zakłada, że za 5 lat chirurdzy będą mogli drukować tętnice bezpośrednio podczas operacji na otwartym sercu.

Nie jest to jednak jedyny sposób wykorzystania opisywanej technologii. Zespół profesora Jake’a Barraleta z McGill University w Montrealu postanowił skupić się na odbudowywaniu kości. Przede wszystkim cały proces jest niewiarygodnie szybki — trwa około 10 minut. Do procesu potrzebny jest specjalny proszek, będący podstawą konstruowanej kości oraz kwasowy żel utwardzający. Stworzony produkt może od razu trafić do pacjenta, gdzie ulega zrośnięciu z jego tkanką. Technika ta może zrewolucjonizować chirurgię rekonstrukcyjną, i to już niedługo, gdyż  w przypadku chrząstek, które  są prostymi, niezbyt unaczynionymi strukturami, udało się osiągnąć już pewien sukces, a mianowicie zrekonstruowano uszkodzoną łękotkę.

Inny pomysł na wykorzystanie biodruku 3D miał profesor James Yoo z Instytutu Medycyny Regeneracyjnej na Uniwersytecie Wake Forest w Karolinie Północnej. Yoo wraz z zespołem opracowuje system, który pozwoli na drukowanie bezpośrednio na skórę ran oparzeniowych. Zdobył on nie lada inwestora —  Departament Obrony USA. System ma być skierowany do żołnierzy wałczących w Afganistanie, gdzie około 30% urazów dotyczy skóry. Rana ma być skanowana, a następnie przekształcana w trójwymiarowy obraz, na podstawie którego system wyliczy jak wiele warstw komórek musi zostać nałożone na ranę, by przywrócić pierwotny stan. Póki co za pomocą systemu udało się uzyskać plastry ze skóry świni o powierzchni 10 cm2, a eksperymenty ma myszach wykazały całkowite zasklepienie rany już po dwóch tygodniach. Dzięki użyciu komórek o właściwościach totipotencjalnych udało się odbudować takie struktury jak mieszki włosowe czy gruczoły łojowe.

Jak pokazują powyższe przykłady, w biotechnologii nie należy za wszelką cenę szukać nowatorskich, skomplikowanych rozwiązań. Czasem warto rozejrzeć się dookoła i zaadoptować znaną i używaną od lat metodę do nowych celów.

image_pdfimage_print
Podziel się ze znajomymi
Skocz do formularza

Komentarze 0

Nikt jeszcze nie skomentował tego wpisu, napisz coś!
  1. Dodaj komentarz
    (wymagany)
    (wymagany)
    (wymagany)

    Pola oznaczone znaczkiem W są obowiązkowe. Musisz wypełnić wszystkie pola wymagane, aby dodać komentarz.
    Twój adres email, który podasz nie zostanie opublikowany z Twoim komentarzem.

    W treści komentarza dozwolone są tagi XHTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

do góry