Biomedicinski inženjeri sa Univerziteta u Melburnu izmislili su sistem 3D štampanja, ili bioprinter, sposoban da proizvede strukture koje blisko imitiraju različita tkiva u ljudskom telu, od mekog moždanog tkiva do tvrđih materijala poput hrskavice i kosti.
Ova najsavremenija tehnologija nudi istraživačima raka napredni alat za replikaciju određenih organa i tkiva, značajno poboljšavajući potencijal za predviđanje i razvoj novih farmaceutskih terapija. Ovo bi otvorilo put naprednijem i etičkom otkrivanju lekova smanjenjem potrebe za testiranjem na životinjama.
Istraživanje je objavljeno u časopisu Priroda.
Šef Collins BioMicrosistems laboratorije na Univerzitetu u Melburnu, vanredni profesor Dejvid Kolins rekao je: „Pored drastičnog poboljšanja brzine štampanja, naš pristup omogućava određeni stepen pozicioniranja ćelija unutar štampanog tkiva. Netačno pozicioniranje ćelija je veliki razlog zašto većina 3D bioprintera ne uspe da proizvede strukture koje tačno predstavljaju ljudsko tkivo .
„Kao što automobil zahteva da njegove mehaničke komponente budu precizno raspoređene da bi pravilno funkcionisale, tako i ćelije u našim tkivima moraju biti pravilno organizovane. Trenutni 3D bioštampači zavise od ćelija koje se prirodno poravnavaju bez navođenja, što predstavlja značajna ograničenja.
„Naš sistem, s druge strane, koristi akustične talase koje generiše vibrirajući mehur za pozicioniranje ćelija unutar 3D štampanih struktura. Ova metoda obezbeđuje neophodnu prednost ćelijama da se razviju u složena tkiva koja se nalaze u ljudskom telu.“
Većina komercijalno dostupnih 3D bioprintera oslanja se na spor, sloj po sloj, pristup proizvodnji, što predstavlja nekoliko izazova. Ovaj metod može potrajati satima da se završi, ugrožavajući održivost živih ćelija tokom procesa štampanja. Pored toga, kada se odštampaju, ćelijske strukture moraju biti pažljivo prenete u standardne laboratorijske ploče za analizu i snimanje – delikatan korak koji rizikuje da ugrozi integritet ovih krhkih struktura.
Istraživački tim Univerziteta u Melburnu preokrenuo je trenutni proces naopako tako što je razvio sofisticirani optički zasnovan sistem, zamenivši potrebu za pristupom sloj po sloj.
Inovativna tehnika koristi vibrirajuće mehuriće za 3D štampanje ćelijskih struktura u samo nekoliko sekundi, što je oko 350 puta brže od tradicionalnih metoda i omogućava istraživačima da precizno repliciraju ljudska tkiva sa ćelijskom rezolucijom.
Dramatično smanjenjem vremena 3D štampanja i štampanjem direktno u standardne laboratorijske ploče, tim je bio u mogućnosti da značajno poveća stopu preživljavanja ćelija, dok je eliminisao potrebu za fizičkim rukovanjem. Obezbeđivanje da štampane strukture ostanu netaknute i sterilne tokom celog procesa.
dr. student Callum Vidler, vodeći autor ovog rada, rekao je da revolucionarna tehnologija već izaziva uzbuđenje u sektoru medicinskih istraživanja.
„Biolozi prepoznaju ogroman potencijal bioštampanja, ali do sada je bio ograničen na aplikacije sa veoma niskim izlazom“, rekao je on. „Razvili smo našu tehnologiju da bismo rešili ovaj jaz, nudeći značajan napredak u brzini, preciznosti i doslednosti. Ovo stvara ključni most između laboratorijskih istraživanja i kliničkih primena.
„Do sada smo sarađivali sa oko 60 istraživača iz institucija uključujući Centar za rak Peter MacCallum, Medicinsku školu Harvard i Centar za rak Sloan Kettering, a povratne informacije su bile izuzetno pozitivne.
