Bolesti pluća ubijaju milione ljudi širom sveta svake godine. Mogućnosti lečenja su ograničene, a životinjski modeli za proučavanje ovih bolesti i eksperimentalni lekovi su neadekvatni. Sada, pišući u časopisu ACS primenjeni bio materijali, istraživači opisuju svoj uspeh u stvaranju biomastila na bazi sluzi za 3D štampanje plućnog tkiva. Ovaj napredak bi jednog dana mogao pomoći u proučavanju i lečenju hroničnih plućnih stanja.
Dok neki ljudi sa plućnim bolestima primaju transplantaciju, donorski organi ostaju u nedostatku. Kao alternativa, lekovi i drugi tretmani se mogu koristiti za upravljanje simptomima, ali nije dostupan lek za poremećaje kao što su hronična opstruktivna bolest pluća i cistična fibroza. Istraživači nastavljaju da traže bolje lekove, često se oslanjajući na testiranje na glodarima. Ali ovi životinjski modeli mogu samo delimično da obuhvate složenost plućnih bolesti kod ljudi i možda neće tačno predvideti bezbednost i efikasnost novih lekova.
U međuvremenu, bioinženjeri istražuju proizvodnju plućnog tkiva u laboratoriji, bilo kao tačniji model za proučavanje ljudskih pluća ili kao potencijalni materijal za upotrebu u implantatima. Jedna tehnika uključuje strukture 3D štampanja koje oponašaju ljudsko tkivo, ali dizajniranje odgovarajućeg biomastila za podršku rastu ćelija ostaje izazov. Dakle, Ashok Raichur i njegove kolege su krenuli da prevaziđu ovu prepreku.
Tim je počeo sa mucinom, komponentom sluzi koja nije široko istražena za bioštampanje. Segmenti molekularne strukture ovog antibakterijskog polimera podsećaju na epidermalni faktor rasta, protein koji podstiče vezivanje i rast ćelija. Raichur i kolege su reagovali na mucin sa metakrilnim anhidridom da bi formirali metakrilovani mucin (MuMA), koji su zatim pomešali sa ćelijama pluća.
Hijaluronska kiselina—prirodni polimer koji se nalazi u vezivnom i drugim tkivima—dodata je da bi se povećao viskozitet biomastila i poboljšao rast ćelija i adhezija na MuMA. Nakon što je mastilo odštampano u probnim uzorcima, uključujući okrugle i kvadratne mreže, bilo je izloženo plavoj svetlosti da bi se ukrštali molekuli MuMA. Unakrsne veze stabilizovale su štampanu strukturu u obliku poroznog gela koji je lako apsorbovao vodu da bi podržao opstanak ćelija.
Istraživači su otkrili da međusobno povezane pore u gelu olakšavaju difuziju hranljivih materija i kiseonika, podstičući rast ćelija i formiranje plućnog tkiva. Štampane strukture su bile netoksične i polako se biorazgradile u fiziološkim uslovima, što ih čini potencijalno pogodnim kao implantati u kojima bi štampana skela postepeno bila zamenjena novoizraslim plućnim tkivom. Biomastilo bi se takođe moglo koristiti za pravljenje 3D modela pluća za proučavanje procesa plućnih bolesti i procenu potencijalnih tretmana.
