Με τη σημερινή τεχνολογία, μπορούμε να εκτυπώσουμε 3-D γλυπτά, μηχανικά μέρη, προσθετικά, ακόμη και όπλα και τρόφιμα. Όμως, μια ομάδα βιοϊατρικών μηχανικών του Πανεπιστημίου της Γιούτα ανέπτυξε μια μέθοδο για την τρισδιάστατη εκτύπωση κυττάρων για την παραγωγή ανθρώπινου ιστού, όπως συνδέσμους και τένοντες, μια διαδικασία που θα βελτιώσει σημαντικά την ανάρρωση του ασθενούς. Ένα άτομο με σοβαρά κατεστραμμένο σύνδεσμο, τένοντα ή ρήξη δίσκου θα μπορούσε απλώς να έχει εκτυπωθεί νέος ιστός αντικατάστασης και τελικά να εμφυτευτεί στην κατεστραμμένη περιοχή, σύμφωνα με μια νέα δημοσίευση στο Journal of Tissue Engineering, Μέρος Γ: Μέθοδοι.
"Θα επιτρέψει στους ασθενείς να λαμβάνουν ιστούς αντικατάστασης χωρίς πρόσθετες χειρουργικές επεμβάσεις και χωρίς να χρειάζεται να συλλέγουν ιστό από άλλα σημεία, κάτι που έχει τη δική του πηγή προβλημάτων", λέει ο επίκουρος καθηγητής βιοϊατρικής μηχανικής του Πανεπιστημίου της Γιούτα, Robby Bowles, ο οποίος συν- συνέγραψε την εργασία μαζί με τον πρώην φοιτητή του μεταπτυχιακού διπλώματος της βιοϊατρικής μηχανικής του U, David Ede.
Η μέθοδος τρισδιάστατης εκτύπωσης, η οποία διήρκεσε δύο χρόνια για την έρευνα, περιλαμβάνει τη λήψη βλαστοκυττάρων από το σωματικό λίπος του ίδιου του ασθενούς και την εκτύπωση τους σε ένα στρώμα υδρογέλης για να σχηματιστεί ένας τένοντας ή ένας σύνδεσμος που αργότερα θα αναπτυσσόταν in vitro σε μια καλλιέργεια πριν την εμφύτευση. Αλλά είναι μια εξαιρετικά περίπλοκη διαδικασία επειδή αυτό το είδος συνδετικού ιστού αποτελείται από διαφορετικά κύτταρα σε πολύπλοκα μοτίβα. Για παράδειγμα, τα κύτταρα που αποτελούν τον τένοντα ή τον σύνδεσμο πρέπει στη συνέχεια να μετατοπιστούν σταδιακά στα οστικά κύτταρα, ώστε ο ιστός να μπορεί να προσκολληθεί στο οστό.
"Αυτή είναι μια τεχνική με πολύ ελεγχόμενο τρόπο για να δημιουργήσετε ένα μοτίβο και οργανώσεις κελιών που δεν θα μπορούσατε να δημιουργήσετε με προηγούμενες τεχνολογίες", λέει ο Bowles για τη διαδικασία εκτύπωσης. "Μας επιτρέπει να βάζουμε πολύ συγκεκριμένα κελιά όπου τα θέλουμε."
Για να γίνει αυτό, ο Μπόουλς και η ομάδα του συνεργάστηκαν με την εταιρεία Carterra, Inc. που εδρεύει στο Σολτ Λέικ Σίτι, η οποία αναπτύσσει μικρορευστοποιητικές συσκευές για φάρμακα. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή από την Carterra που χρησιμοποιείται συνήθως για την εκτύπωση αντισωμάτων για εφαρμογές προσυμπτωματικού ελέγχου καρκίνου. Αλλά η ομάδα του Bowles ανέπτυξε μια ειδική κεφαλή εκτύπωσης για τον εκτυπωτή που μπορεί να τοποθετήσει ανθρώπινα κύτταρα με τον ελεγχόμενο τρόπο που απαιτούν. Για να αποδείξει την ιδέα, η ομάδα εκτύπωσε γενετικά τροποποιημένα κύτταρα που λάμπουν ένα φθορίζον χρώμα, ώστε να μπορούν να οραματιστούν το τελικό προϊόν.
Επί του παρόντος, ο ιστός αντικατάστασης για ασθενείς μπορεί να συλλεχθεί από άλλο μέρος του σώματος του ασθενούς ή μερικές φορές από πτώμα, αλλά μπορεί να είναι κακής ποιότητας. Οι δίσκοι της σπονδυλικής στήλης είναι περίπλοκες δομές με οστικές διεπαφές που πρέπει να αναδημιουργηθούν για να μεταμοσχευθούν επιτυχώς. Αυτή η τεχνική τρισδιάστατης εκτύπωσης μπορεί να λύσει αυτά τα προβλήματα.
Ο Bowles, ο οποίος ειδικεύεται στη μυοσκελετική έρευνα, είπε ότι η τεχνολογία αυτή τη στιγμή έχει σχεδιαστεί για τη δημιουργία συνδέσμων, τενόντων και δίσκων της σπονδυλικής στήλης, αλλά "θα μπορούσε κυριολεκτικά να χρησιμοποιηθεί για κάθε τύπο εφαρμογής μηχανικής ιστών", λέει. Θα μπορούσε επίσης να εφαρμοστεί στην τρισδιάστατη εκτύπωση ολόκληρων οργάνων, μια ιδέα που μελετούν οι ερευνητές εδώ και χρόνια. Ο Bowles λέει επίσης ότι η τεχνολογία στην κεφαλή εκτύπωσης θα μπορούσε να προσαρμοστεί για κάθε είδους 3-D εκτυπωτή.
