Există în prezent sute de mii de oameni pe listele de transplanturi,
așteptând pentru organe critice precum rinichi, inimă sau ficat,
care le-ar putea salva viețile.
Din păcate,
nu există suficienți donatori de organe disponibili pentru satisfacerea cererii.
Ce ar fi dacă în loc să așteptăm,
am putea crea de la zero organe noi-nouțe, personalizate?
Asta e ideea din spatele bioprintării,
o ramură a medicinei regenerative în prezent în curs de dezvoltare.
Nu putem printa organe complexe încă,
dar țesuturi simple precum vase de sânge și tubuli
responsabili pentru schimbul de nutrienți și reziduuri
sunt deja la îndemâna noastră.
Bioprintarea este verișoara biologică a printării 3D,
o tehnică care depune straturi de material unul peste altul
pentru a construi un obiect tridimensional, strat cu strat.
În loc să folosească metal, plastic sau ceramică,
o imprimantă 3D pentru organe și țesuturi folosește bioink:
un material ce conține celule vii.
Majoritatea bioink-urilor sunt molecule bogate în apă numite hidrogeluri.
Amestecate în ele sunt milioane de celule vii
cât și diverse chimicale care încurajează celulele să comunice și să crească.
Unele bioink-uri includ un singur tip de celulă,
pe când altele combină diferite tipuri pentru a produce structuri complexe.
Să spunem că vrei să obții un menisc,
care e un cartilaj din genunchi
ce împiedică tibia și femurul să se frece unul de celălalt.
E făcut din celule numite condrocite,
și vei avea nevoie de multe astfel de celule pentru bioink.
Celulele pot proveni de la donatori prin multiplicare în laborator.
Sau din propriul țesut al pacientului,
creând un menisc personalizat puțin probabil să fie respins de corpul lor.
Există câteva tehnici de printare,
și cea mai populară e bioprintarea bazată pe extrudare.
În acest caz, bioink-ul e încărcat într-un cartuș
și e împins printr-un vârf rotund.
E eliminat printr-un orificiu rareori mai mare de 400 de microni în diametru,
și poate produce un filament continuu
de grosimea unei unghii.
O imagine computerizată ghidează amplasarea filamentelor,
fie pe o suprafață plană, ori într-o substanță lichidă
care va ajuta structura să rămână imobilă până se stabilizează.
Aceste printări sunt rapide, producând meniscul în aproximativ jumătate de oră,
strat cu strat.
După printare, unele bioink-uri se vor întări imediat,
altele au nevoie de lumină UV sau de un proces chimic sau fizic
pentru stabilizarea structurii.
Dacă procesul de printare e reușit,
celulele din țesutul sintetic
vor începe să se comporte la fel ca celulele dintr-un țesut real:
comunică, schimbă nutrienți și se multiplică.
Putem deja printa structuri relativ simple ca acest menisc.
Vezici urinare bioprintate au fost deja implantate cu succes,
iar țesutul printat a promovat regenerarea nervului facial la șoareci.
Cercetătorii au creat țesut pulmonar, piele și cartilaj,
dar și versiuni în miniatură, parțial funcționale de rinichi, ficat și inimă.
Totuși, replicarea complexului mediu biochimic
al unui organ important e o mare provocare.
Bioprintarea bazată pe extrudare ar putea distruge
un procentaj mare de celule în cerneală dacă vârful este prea mic,
sau dacă presiunea printării e prea mare.
Una dintre cele mai formidabile provocări
e să furnizezi oxigen și nutrienți tuturor celulelor într-un organ întreg.
De asta cele mai mari succese până acum
au fost cu structuri care sunt plate sau goale
și tot din acest motiv cercetătorii caută noi moduri
de a încorpora vase de sânge într-un țesut bioprintat.
Există un potențial imens ca bioprintarea
să salveze vieți și să ne îmbunătățească cunoștințele
despre cum funcționează organele noastre.
Iar tehnologia ne oferă o multitudine de posibilități năucitoare,
precum tipărirea țesuturilor cu electronice integrate.
Am putea într-o zi să creăm organe
care să întreacă actualele capacități umane,
sau să avem proprietăți precum pielea ignifugă?
Cât de mult am putea extinde viața umană prin printarea și înlocuirea organelor?
Și, mai exact, cine - și ce -
va avea acces la această tehnologie și la rezultatele ei incredibile?