Preko 100.000 osoba u Sjedinjenim Državama trenutno treba transplantaciju organa. Potražnja za organima, kao što su srca, bubrezi i jetra, daleko premašuje raspoloživu ponudu i ljudi ponekad čekaju godinama da dobiju donirani organ. Približno 6.000 Amerikanaca umre dok čekaju svake godine.
Inženjering tkiva za stvaranje organa i tkiva uzgojenih u laboratoriji ima za cilj da zatvori jaz između dostupnosti organa i potražnje za transplantacijom. Ali jedan veliki izazov u tkivnom inženjeringu je stvaranje mreža krvnih sudova u veštačkim organima koji rade kao prirodni, od sitnih kapilara do većih arterija. Tradicionalni dizajn veštačkih krvnih sudova često ne oponaša prirodni dizajn potreban za pravilno funkcionisanje u telu.
Međutim, nova istraživanja pokazuju mogućnost korišćenja 3D štampanja leda kako bi se pomoglo u stvaranju struktura koje liče na krvne sudove u telu. Feimo Jang, diplomirani student u laboratorijama Filipa LeDuka i Buraka Ozdoganlara na Univerzitetu Karnegi Melon, predstavlja svoje istraživanje na 68. Godišnjem sastanku biofizičkog društva, održanom 10-14. februara 2024. u Filadelfiji, Pensilvanija.
3D štampanje leda uglavnom uključuje dodavanje struje vode na veoma hladnu površinu. „Ono što našu metodu čini drugačijim od drugih vrsta 3D štampanja je to što umesto da pustimo vodu da se potpuno zamrzne dok štampamo, mi puštamo da zadrži tečnu fazu na vrhu. Ovaj kontinuirani proces, koji zovemo slobodni oblik, pomaže nam da dobijemo veoma glatku strukturu. Nemamo efekat slojevitosti tipičan za većinu 3D štampanja“, objasnio je Jang.
Takođe su koristili tešku vodu, oblik vode u kojoj su atomi vodonika zamenjeni deuterijumom, koji vodi daje višu tačku smrzavanja i pomaže u stvaranju glatke strukture.
Ovi 3D štampani šabloni leda se zatim ugrađuju u želatinski materijal, GelMA. Kada je izložen UV svetlu, želatin se stvrdne, a led se topi, ostavljajući za sobom realne kanale krvnih sudova.
Istraživači su uspešno pokazali da mogu da uvedu endotelne ćelije, poput onih u krvnim sudovima, u napravljene krvne sudove. Ćelije su preživele na želatinu do dve nedelje. (U budućnosti nameravaju da kultivišu te ćelije na duže vreme.)
Pored potencijalne upotrebe za transplantaciju organa, Jang ističe da bi 3D štampani krvni sudovi mogli da se koriste za testiranje efekata lekova na krvne sudove. Oni takođe mogu biti obloženi sopstvenim ćelijama pacijenta da bi se videlo kako ćelije reaguju na lečenje lekovima pre nego što ga daju pacijentu.
Ovaj inovativni pristup mogao bi biti značajan korak napred u stvaranju složenih, realističnih mreža krvnih sudova za upotrebu u tkivnom inženjerstvu.
