Ten oszałamiający obraz pokazuje wydrukowany technologią biodruku 3D model worka powietrznego naśladującego płuca wraz z funkcjonującymi drogami oddechowymi, które są w stanie dostarczać tlen do otaczających naczyń krwionośnych.

Niezastąpiona technologia druku 3D

Model amerykańskich naukowców został wykonany poprzez nakładanie na siebie warstw hydrożelu, tj. syntetycznego, galaretowatego materiału, który ma wiele cech wspólnych z ludzką tkanką. Technikę tę można wykorzystać do tworzenia sieci naczyń krwionośnych naśladujących naturalne kanały przepływu krwi i innych płynów w organizmie, potencjalnie otwierając drogę do biodruku ludzkich narządów ludzkich do przeszczepu.

„Jedną z największych przeszkód w generowaniu funkcjonalnych zamienników tkanek była nasza niezdolność do drukowania złożonego układu naczyniowego, który może dostarczać składniki odżywcze do gęsto zaludnionych tkanek” – powiedział dr Miller.

Dodał, że innym problemem jest to, że narządy zawierają niezależne sieci naczyniowe, które „są uwikłane fizycznie i biochemicznie” w odniesieniu do ich funkcji.

System nazywany Aparaturą Stereolitograficzną do Inżynierii Tkankowej (SLATE, Stereolithography Apparatus for Tissue Engineering) tworzy warstwy ciekłego roztworu  hydrożelu, który staje się stały po wystawieniu na działanie niebieskiego światła. W ten sposób w ciągu kilku minut powstają małe, miękkie struktury 3D wykonane z wodnych, biokompatybilnych żeli o skomplikowanej architekturze wewnętrznej.

Działający model

Podczas testów worek powietrzny był wystarczająco wytrzymały, aby uniknąć pęknięcia w czasie przepływu krwi i przyjmował oraz wydalał powietrze w sposób symulujący oddychanie człowieka. Stwierdzono również, że czerwone krwinki mogą pobierać tlen, gdy przepływają przez sieć naczyń krwionośnych otaczających „oddychający” worek powietrzny – proces podobny do wymiany gazowej zachodzącej w pęcherzykach płucnych płuc. W drugim teście zespół z powodzeniem przeszczepił drukowane w 3D tkanki obciążone pierwotnymi komórkami wątroby myszom z przewlekłym uszkodzeniem wątroby. Wątroba wykonuje 500 funkcji i obecnie nie ma maszyny ani terapii, która mogłaby zastąpić wszystkie jej funkcje, gdy zawodzi. Narządy z nadrukiem biologicznym mogłyby pomóc zaspokoić potrzebę coraz liczniejszych przeszczepów i wykorzystać komórki pacjenta, co znacznie zmniejszyłoby ryzyko odrzucenia narządu.

„Przewidujemy, że biodruk stanie się głównym składnikiem medycyny w ciągu najbliższych dwóch dekad” – powiedział dr Miller.

Więcej szczegółów dotyczących syntetycznych płuc znajdziecie tutaj.