Čo keby lekári dokázali vytlačiť obličku z pacientových buniek bez toho, aby museli nájsť zodpovedajúci darcovský orgán a obávať sa, že ich telo pacienta odmietne?
S pomocou 3D biotlače by sa to dalo realizovať už o desaťročie, hovorí profesorka Jennifer Lewis z Harvard's Weiss Institute for Bioengineering. Biotlač orgánov je použitie technológie 3D tlače na zostavenie viacerých typov buniek, rastových faktorov a biomateriálov spôsobom vrstva po vrstve, aby sa vytvorili umelé orgány, ktoré dokonale napodobňujú prirodzené orgány. Táto regeneračná medicína je v štádiu výskumu a vývoja a jej hybnou silou je „skutočná ľudská potreba“.
Dzúfalé čakanie
Asi 1 milión ľudí na celom svete potrebuje obličky. Dosiahnu konečné štádium zlyhania obličiek a musia podstúpiť dialýzu. Dialýza predstavuje veľkú záťaž pre organizmus a s každým ďalším rokom sa riziko úmrtia pacientov výrazne zvyšuje. Takže snaha popasovať sa s veľkou výzvou organovej 3D tlače je naozaj veľká.
Magický atrament
Na spustenie procesu biotlače orgánov lekári zvyčajne začínajú s vlastnými bunkami pacienta. Vykonajú malú ihlovú biopsiu orgánu alebo vykonajú minimálne invazívnu operáciu, aby odstránili malý kúsok tkaniva „menšieho ako polovica poštovej známky“. Pomocou tohto odstráneného tkaniva je možné bunky rozobrať a kultivovať in vitro.
Kultivácia prebieha v sterilných inkubátoroch alebo bioreaktoroch, tlakových nádobách z nehrdzavejúcej ocele, ktoré pomáhajú bunkám získať dostatok živín. Lekári ich kŕmia živinami (stredne) každých 24 hodín, pretože bunky majú svoj vlastný metabolizmus. Rôzne typy buniek vyžadujú rôzne živiny. Potom zmiešame s gélom, ktorý je ako lepidlo. Každý orgán vo vašom tele je vyrobený z buniek a lepidla, ktoré ich drží pohromade.
Lepidlo je prezývka pre bioatrament, tlačiteľnú zmes živých buniek, molekúl bohatých na vodu nazývaných hydrogély, kultivačného média a rastových faktorov, ktoré pomáhajú bunkám pokračovať v proliferácii a diferenciácii. Hydrogél napodobňuje extracelulárnu matricu tela – obsahuje látky ako proteíny, kolagén a kyselinu hyalurónovú.
Bežne používané biomateriály musia byť netoxické, biodegradovateľné a biokompatibilné, aby sa zabránilo nežiaducim imunitným reakciám. Kolagén a želatína sú dva najbežnejšie používané biomateriály pri biotlači tkanív alebo orgánov.
Staňte sa svedkom okamihu zázraku
Lekári vložia každý bioatrament -- typu atramentu v závislosti od toho, koľko typov buniek chcú vytlačiť -- do tlačovej kazety, „vytlačením bioatramentu cez tlačovú hlavu a trysku, čím sa vytvorí materiál vrstvu po vrstve."
Po implantácii biotlačeného orgánu do pacienta sa tento prirodzene časom rozloží, lepidlo sa rozpustí a bunka bude cítiť, že sa „most“ rúca; bunka bude cítiť, že jej základ už nie je pevný. Takže bunky si vytvoria svoje vlastné mosty a vyrobia si vlastné lepidlá vo vašom tele.