Istraživači sa Univerziteta u Tel Avivu oslanjali su se na principe origamija, japanske umetnosti savijanja papira, da bi razvili originalno i inovativno rešenje za problem koji muči istraživače širom sveta: pozicioniranje senzora unutar 3D bioštampanih modela tkiva. Umesto bioštampanja tkiva preko senzora (za koje se utvrdilo da je to neizvodljivo), dizajnirali su i proizveli strukturu inspirisanu origamijem koja se savija oko proizvedenog tkiva, omogućavajući umetanje senzora na precizno unapred definisane lokacije.
Studija je bila zajednički napor istraživača iz nekoliko jedinica TAU-a: Fakulteta za neurobiologiju, biohemiju i biofiziku, Koum Centra za nanonauku i nanotehnologiju, Odeljenja za biomedicinsko inženjerstvo, Sagol centra za regenerativnu medicinu, Sagol škole neuronauka i Laboratorija za jezgro matičnih ćelija porodice Drimmer-Fischler za regenerativnu medicinu.
Istraživači su Noam Rahav, Adi Soffer, prof. Ben Maoz, prof. Uri Asheri, Denise Marrero, Emma Glickman, Megane Beldjilali-Labro, Iakei Iaffe, Keshet Tadmor i Iael Leichtmann-Bardoogo. Rad je objavljen u časopisu Advanced Science .
Profesor Maoz objašnjava: „Upotreba 3D-bioprintera za štampanje modela bioloških tkiva za istraživanje je već rasprostranjena. U postojećim tehnologijama, glava štampača se pomera napred-nazad, štampajući sloj po sloj potrebnog tkiva.“
„Ova metoda, međutim, ima značajan nedostatak: tkivo se ne može bioštampati preko seta senzora potrebnih za pružanje informacija o njegovim unutrašnjim ćelijama, jer u procesu štampanja glava štampača lomi senzore. Predlažemo novi pristup složen problem: origami.“
MSOP: Gde se umetnost susreće sa naukom u bioštampanju
Inovacija je zasnovana na originalnoj sinergiji između nauke i umetnosti. Koristeći CAD (Computer Aided Design) softver, istraživači dizajniraju strukturu sa više senzora prilagođenu specifičnom modelu tkiva – inspirisanu savijanjem origami papira. Ova struktura uključuje različite senzore za praćenje električne aktivnosti ili otpora ćelija na tačno odabranim lokacijama unutar tkiva.
Kompjuterski model se koristi za proizvodnju fizičke strukture koja se zatim presavija oko bioštampanog tkiva – tako da se svaki senzor ubacuje u svoju unapred definisanu poziciju unutar tkiva. TAU tim je svoju novu platformu nazvao MSOP—Multi-Sensor Origami Platform.
Efikasnost nove metode je demonstrirana na 3D bioštampanim moždanim tkivima, sa umetnutim senzorima koji beleže električnu aktivnost neurona. Istraživači, međutim, naglašavaju da je sistem i modularan i raznovrstan: može postaviti bilo koji broj i bilo koju vrstu senzora na bilo koju odabranu poziciju unutar bilo koje vrste 3D bioštampanog modela tkiva, kao i u tkiva koja su veštački uzgajana u laboratoriji kao što je npr. kao moždani organoidi — male sfere neurona koje simuliraju ljudski mozak.
Profesor Maoz dodaje: „Za eksperimente sa bioštampanim moždanim tkivom, pokazali smo dodatnu prednost naše platforme: opciju za dodavanje sloja koji simulira prirodnu krvno-moždanu barijeru (BBB)—ćelijski sloj koji štiti mozak od neželjenih supstanci koje se prenose u krvi, koja, nažalost, takođe blokira i određene lekove namenjene za bolesti mozga.
Istraživači sumiraju. „U ovoj studiji stvorili smo sinergiju ‘iz kutije’ između naučnog istraživanja i umetnosti. Razvili smo novu metodu inspirisanu savijanjem origami papira, omogućavajući umetanje senzora na precizno unapred definisane lokacije unutar 3D-bioštampanih modela tkiva , za otkrivanje i snimanje ćelijske aktivnosti i komunikacije između ćelija Ova nova tehnologija je važan korak napred za biološka istraživanja.
