|
Τρισδιάστατοι σωλήνες
φτιαγμένοι από ζωντανό ιστό έχουν
εκτυπωθεί χρησιμοποιώντας
τροποποιημένους επιτραπέζιους
εκτυπωτές ψεκασμού που περιείχαν
αιωρήματα κυττάρων αντί για μελάνη. Η
εργασία αυτή αποτελεί το πρώτο βήμα
προς την εκτύπωση σύνθετων ιστών ή
ακόμη και ολόκληρων οργάνων.
| |
 |
 |
Η
δημιουργία αιμοφόρων αγγείων
αποτελεί μια τεράστια πρόκληση (Φωτό:
SUSUMU NISHINAGA/SPL) |
"Αυτό θα μπορούσε να έχει το
ίδιο είδος συνεπειών που είχε και η
εφεύρεση του Γουτεμβέργιου," δηλώνει
ο μηχανικός των τυπωμένων ιστών Vladimir
Mironov του ιατρικού πανεπιστημίου της
Νότιας Καρολίνας.
Πολλά εργαστήρια μπορούν σήμερα
να τυπώσουν διατάξεις από DNA, πρωτεΐνες
η ακόμη και κύτταρα. Αλλά για τους
μηχανικούς των ιστών, η μεγάλη πρόκληση
είναι να δημιουργήσουν τρισδιάστες
δομές.
Στους εκτυπωτές που
χρησιμοποιούνται έχουν ξεπλύνει τα
μελάνια από τις φύσιγγες και τις
ξαναγεμίζουν με αιωρήματα κυττάρων. Το
πρόγραμμα που ελέγχει την ρευστότητα,
τις ηλεκτρικές αντιστάσεις και τη
θερμοκρασία των υγρών αυτών έχει
προσαρμοστεί στην ιδιαιτερότητα των
αιωρημάτων παρά των μελανιών και
επίσης έχει αλλαχτεί και το σύστημα
γεμίσματος και παροχής των αιωρημάτων.
Θερμικά αντιστρεπτές αλοιφές.
Για να δημιουργήσουν 3D δομές οι
Boland και Mironov χρησιμοποίησαν μια θερμο-αντιστρεπτή
αλοιφή που δημιουργήθηκε πρόσφατα από
την Anna Gutowska Εθνικό Εργαστήριο του
Βορειοδυτικού Ειρηνικού στο Richland της
Washington. Η μη τοξική βιοδιασπώμενη αλοιφή
είναι υγρή κάτω από τους 20 °C και
στερεοποιείται πάνω από τους 32 °C.
|
|
|
|
|
Εκτυπώνοντας όργανα
|
Η ομάδα έχει κάνει αρκετά
πειράματα χρησιμοποιώντας εύκολα
ευρισκόμενους ιστούς, όπως κύτταρα
ωαρίων από χάμστερ. Εκτυπώνοντας
εναλλάξ στρώματα της αλοιφής και
συσσωματώματα κυττάρων πάνω σε
γυάλινες μικρές επιφάνειες, έδειξαν
ότι τρισδιάστατες δομέ3ς όπως
σωληνίσκοι, μπορούν να δημιουργηθούν.
Οι βιολόγοι γνωρίζουν από πολύ
καιρό ότι τμήματα ιστού που
τοποθετούνται το ένα δίπλα στο άλλο,
μπορούν να συνενωθούν. Οι ερευνητές
βρήκαν ότι αν τα στρώματα είναι αρκετά
λεπτά ώστε τα συσσωματώματα που
τοποθετούνται να έρθουν σε επαφή
μεταξύ τους, τα τμήματα των ιστών
συντήκονται μεταξύ τους. Μόλις μια δομή
ολοκληρωθεί, η αλοιφή αφαιρείται
εύκολα. Λεπτομέρειες της μεθόδου θα
εμφανιστούν σύντομα.
Σαν την εκτύπωση με διαφορετικά
χρώματα, η τοποθέτηση διαφορετικών
τύπων κυττάρων στα μελανοδοχεία του
εκτυπωτή, θα καθιστούσε δυνατή την
αναδημιουργία σύνθετων δομών από
πολλαπλά είδη κυττάρων. "Νομίζω ότι
είναι μια εξαιρετικά ενδιαφέρουσα
τεχνολογία που έχει τη δυνατότητα να
ξεπεράσει μερικά από τα κύρια εμπόδια
που είχαν στο παρελθόν οι μηχανικοί των
ιστών", λέει ο Anthony Atala της ιατρικής
σχολής του Harvard που κατέχει δεσπόζουσα
θέση στη μηχανική των ιστών.
Και άλλες ομάδες έχουν
αναπτύξει τρόπους δημιουργίας ιστών με
διαδοχικές επιστρώσεις. Καμία όμως δεν
είναι τόσο απλή και γρήγορη όπως η
εκτύπωση. Οι περισσότεροι μηχανικοί
των ιστών φτιάχνουν πρώτα ένα πλαίσιο
στήριξης, και μετά εμφυτεύουν τα
κύτταρα σ' αυτό. Η τεχνική αυτή μπορεί
να χρησιμοποιηθεί για να δημιουργήσει
πολύπλοκα σχήματα, όπως το κακόφημο "αυτί
πάνω σε ποντίκι", αλλά η τοποθέτηση
διαφορετικών τύπων κυττάρων με
ακρίβεια είναι πολύ δύσκολη.
Η εκτύπωση κάνει ευκολότερη την
τοποθέτηση κυττάρων, αλλά πολλά άλλα
προβλήματα πρέπει να υπερνικηθούν πριν
φθάσουμε στην δημιουργία ολοκλήρων
οργάνων. Μια τεράστια πρόκληση στην
μηχανική των ιστών είναι π.χ. η
εξασφάλιση του απαραίτητου οξυγόνου
και τροφών για να συντηρηθούν τα
κύτταρα στο βάθος της όλης δομής.
"Είναι το Άγιο δισκοπότηρο
για τη μηχανική των ιστών, η ικανότητα
δημιουργίας επαρκών δικτύων
κυκλοφορίας για πολύπλοκα όργανα"
λέει ο Atala.
Οι Mironov και Boland ελπίζουν ότι θα
είναι δυνατόν να τυπώσουμε ολόκληρα
δίκτυα αρτηριών, φλεβών και αγγείων που
θα τρέφουν τα όργανα. Αλλά για να
διατηρηθούν τα κύτταρα ζωντανά, τα
όργανα πρέπει να συμπληρωθούν εντός
δύο ωρών και ένα μέσο ανάπτυξής τους να
τεθεί σε κυκλοφορία μέσα στα εύθραυστα
νέα αγγεία. |
