Trenutno ima stotine tisuća ljudi na listama za transplantaciju,
koji čekaju kritične organe poput bubrega, srca i jetre,
koji bi mogli spasiti njihove živote.
Nažalost,
broj raspoloživih organa donora ne može zadovoljiti tu potražnju.
Što kad bismo umjesto čekanja
mogli nanovo stvoriti posve nove, prilagođene organe?
To je ideja bioispisa (bioprinting),
ogranka regenerativne medicine koji je još u razvoju.
Još ne možemo ispisivati složene organe,
ali jednostavnija tkiva, uključujući krvne žile i cijevi
potrebne za izmjenu hranjivih tvari i otpada,
su nam već dostupna.
Bioispis je biološki rođak 3D ispisa,
tehnike koja slaže slojeve materijala jedan na drugi
kako bi stvorila trodimenzionalni objekt sloj po sloj.
Umjesto rada s metalom, plastikom ili keramikom,
3D pisač za organe i tkiva koristi biotintu:
ispisni materijal koji sadrži žive stanice.
Osnova mnogih biotinta su molekule bogate vodom, zvane hidrogel.
U njih su umiješani milijuni živih stanica
te različite kemikalije koje potiču rast i komunikaciju stanica.
Neke biotinte sadrže jednu vrstu stanica,
dok druge kombiniraju nekoliko različitih vrsta za proizvodnju složenijih struktura.
Recimo da želite ispisati meniskus,
što je komad hrskavice u koljenu
koja sprječava da se potkoljenična i bedrena kost međusobno taru.
Načinjena je od stanica zvanih hondrociti
pa je potrebno zdravo ubacivanje istih u biotintu.
Te stanice mogu potjecati od donora čije stanične linije laboratorij replicira.
Ili mogu potjecati od tkiva samoga pacijenta
kako bi stvorile personalizirani meniskus s manjom vjerojatnošću odbacivanja.
Postoji nekoliko tehnologija ispisa,
a najpopularniji bioispis je na bazi ekstruzije.
Tu se biotinta puni u komoru za ispis
i istiskuje kroz okruglu mlaznicu pričvršćenu na glavu za ispis.
Izlazi iz mlaznice koja je rijetko šira od 400 mikrona u promjeru,
i može proizvoditi neprekidnu nit
debljine otprilike ljudskoga nokta.
Računalna slika ili datoteka vodi postavljanje niti
na ravnu površinu ili u tekuću kupu
koja pomaže držati strukturu na mjestu dok se ne stabilizira.
Ti pisači su brzi, proizvedu meniskus u otprilike pola sata,
slažući nit po nit.
Nakon ispisa, neke biotinte se odmah skrutnu;
nekima je potrebno UV svjetlo ili dodatni kemijski ili fizikalni proces
za stabilizaciju strukture.
Ako je proces ispisa uspio,
stanice sintetičkoga tkiva
počet će se ponašati na isti način kao i stanice pravoga tkiva:
slanjem signala jedna drugoj, razmjenom hranjivih tvari i razmnožavanjem.
Već možemo ispisivati relativno jednostavne strukture poput meniskusa.
Bioispisani mjehuri također su već uspješno implantirani,
a ispisano tkivo potaknulo je regeneraciju živca lica kod štakora.
Istraživači su stvorili plućno tkivo, kožu i hrskavicu,
kao i minijaturne, polufunkcionalne verzije bubrega, jetre i srca.
Međutim, repliciranje kompleksnoga biokemijskoga okruženja
nekoga većega organa je velik izazov.
Bioispis na bazi ekstruzije može uništiti
značajan postotak stanica u tinti ako je mlaznica premala,
ili ako je tlak ispisivanja prevelik.
Jedan od najvažnijih izazova je
opskrbiti kisikom i hranjivim tvarima sve stanice u organu pune veličine.
Zato su najveći uspjesi do sada
bili sa strukturama koje su plošne ili šuplje,
i zato se istraživači trude razviti načine
za ugraditi krvne žile u bioispisano tkivo.
Postoji ogroman potencijal za korištenje bioispisa
pri spašavanju života i unaprjeđenju razumijevanja
u prvom redu kako funkcioniraju naši organi.
A tehnologija otvara vrtoglav niz mogućnosti,
poput ispisa tkiva s ugrađenom elektronikom.
Hoće li jednog dana proizvedeni organi premašivati trenutne ljudske sposobnosti,
ili nam dati sposobnosti poput kože koja se ne može opeći?
Koliko možemo produžiti ljudski život ispisom i zamjenom svojih organa?
Te tko — i što točno —
će imati pristup ovoj tehnologiji i njezinu nevjerojatnom učinku?