Ερευνητές ανέπτυξαν 3D εκτυπωτή που μπορεί να κατασκευάσει σύνθετους βιολογικούς ιστούς

/, Εφαρμογές στην Ιατρική/Ερευνητές ανέπτυξαν 3D εκτυπωτή που μπορεί να κατασκευάσει σύνθετους βιολογικούς ιστούς

Ερευνητές ανέπτυξαν 3D εκτυπωτή που μπορεί να κατασκευάσει σύνθετους βιολογικούς ιστούς

Τα νέα έρχονται από το Πανεπιστήμιο του Λος Άντζελες (UCLA) και δεν θα μπορούσαν να χαρακτηριστούν παρά μόνο ενθαρρυντικά και αισιόδοξα. Μια ομάδα ερευνητών κατάφερε και ανέπτυξε μια τεχνική κατά την οποία χρησιμοποιείται ένας ειδικά προσαρμοσμένος 3D εκτυπωτής για την κατασκευή θεραπευτικών βιοϋλικών από διάφορες πρώτες ύλες. Οι ερευνητές ευελπιστούν ότι η 3D εκτύπωση σύνθετων δερματικών ιστών με πολύπλοκη δομή, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε μεταμοσχεύσεις και απαιτητικής φύσεως χειρουργικές επεμβάσεις στο εγγύς μέλλον. «Οι βιολογικοί ιστοί είναι θαυμάσιες δομές που χαρακτηρίζονται από μια φυσική αλλά διόλου ευκαταφρόνητη πολυπλοκότητα. Ο σχεδιασμός και η υλοποίηση τεχνητών αντιγράφων τους που να λειτουργούν σωστά από τη μία, αλλά και να μην απορρίπτονται από το ανοσοποιητικό σύστημα του ασθενή, ήταν κάτι παραπάνω από μια απλή πρόκληση. Η νέα μας προσέγγιση προσφέρει έναν τρόπο να οικοδομήσουμε σύνθετες βιοσυμβατές δομές από διαφορετικά υλικά.» , τονίζει ο Ali Khademhosseini ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης και της έρευνας.

Ερευνητές ανέπτυξαν 3D εκτυπωτή που μπορεί να κατασκευάσει σύνθετους βιολογικούς ιστούς researchers develop 3d printer that can make complex body tissues 1

Ο 3D εκτυπωτής του Khademhosseini έχει δύο βασικά, καινοτόμα στοιχεία. Το πρώτο είναι ένα εξατομικευμένο μικροτσίπ με ρευστή υφή. Μια μικροσκοπική επίπεδη πλατφόρμα όπως θα μπορούσαμε να τη χαρακτηρίσουμε, παρόμοια σε μέγεθος με ένα τσιπ υπολογιστή που χειρίζεται τη ροή των υγρών. Έχει πολλαπλές εισόδους, όπου η κάθε μία μπορεί να ελέγχει διαφορετικό υλικό. Εκεί ακριβώς βρίσκεται και η σημαντικότερη τροποποίηση, καθώς το σύνολο των 3D εκτυπωτών που χρησιμοποιούν τη μέθοδο της στερεολιθογραφίας για να υλοποιήσουν μια βιο – εκτύπωση, μπορούν να διαχειριστούν μόνο ένα υλικό κάθε φορά. Το δεύτερο βασικό στοιχείο που διαφοροποιεί τον 3D εκτυπωτή του Khademhosseini, είναι ένας σύνθετος ψηφιακός μικρο – καθρέφτης, που στο σύνολό του αποτελείται από μια συστοιχία με περισσότερα από ένα εκατομμύριο μικροσκοπικά καθρεφτάκια, τα οποία κινούνται ανεξάρτητα μεταξύ τους.

Ερευνητές ανέπτυξαν 3D εκτυπωτή που μπορεί να κατασκευάσει σύνθετους βιολογικούς ιστούς 3d printing skin remains complicated warns 3d bioprinting expert 2

Όπως αναφέραμε και πριν, η τεχνική που χρησιμοποιείται είναι η στερεολιθογραφία. Η διαφορά έγκειται στο ότι ο μεταποιημένος 3D εκτυπωτής χρησιμοποιεί μια διαδικασία που βασίζεται στο φως και ονομάζεται αυτοματοποιημένη στερεολιθογραφική βιο – εκτύπωση. Με τη μέθοδο αυτή, οι μικροσκοπικοί καθρέφτες στρέφουν και κατευθύνουν με απόλυτη ακρίβεια το φως πάνω στην επιφάνεια εκτύπωσης, δημιουργώντας ένα φωτιζόμενο περίγραμμα του τρισδιάστατου αντικειμένου που εκτυπώνεται. Το φως επίσης πυροδοτεί τη δημιουργία μοριακών δεσμών μέσα σε μία ποικιλία βιοκαυσίμων υδρογέλης, μετατρέποντας τη ρευστή μάζα σε στερεό υλικό. Όλη αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται καθώς δημιουργείται το 3D εκτυπωμένο αντικείμενο, με τη συστοιχία των μικρο – καθρεφτών να αλλάζει το μοτίβο του φωτός κάθε φορά, υποδεικνύοντας το περίγραμμα κάθε νέου στρώματος.

Ερευνητές ανέπτυξαν 3D εκτυπωτή που μπορεί να κατασκευάσει σύνθετους βιολογικούς ιστούς 0

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν για πρώτη φορά τη διαδικασία της αυτοματοποιημένης στερεολιθογραφικής βιο – εκτύπωσης για να δημιουργήσουν απλά σχήματα, όπως είναι οι πυραμίδες. Στη συνέχεια, προχώρησαν σε πολύπλοκες τρισδιάστατες δομές,  μιμούμενες διάφορα μέρη μυϊκού ιστού και βιολογικούς συνδέσμους μεταξύ μυών και σκελετού. Έπειτα, δοκίμασαν να εκτυπώσουν βιο – δομές με σχηματισμούς που μιμούνται διάφορους όγκους μαζί με τα δίκτυα των αιμοφόρων αγγείων τους και τους εμφύτευσαν πειραματικά σε αρουραίους για να δουν πως θα αντιδράσει ο οργανισμός τους. Με μεγάλη τους έκπληξη διαπίστωσαν πως οι 3D εκτυπωμένοι όγκοι ενσωματώθηκαν στα σώματα των πειραματόζωων. Οι τεχνητές δομές δεν απορρίφθηκαν από το ανοσοποιητικό τους και με αυτό τον τρόπο άνοιξε ένας καινούργιος δρόμος στην ιατρική για την καλύτερη κατανόηση των καρκινικών όγκων και την αντιμετώπισή τους με 3D εκτυπωμένα βιο – υλικά.

Τεχνολόγος - Ερευνητής, Αρθρογράφος