Jak wydrukować w 3D ludzką tkankę

Zobacz pełną lekcję: https://ed.ted.com/lessons/how-to-3d-print-human-tissue-taneka-jones

Obecnie setki tysięcy ludzi oczekuje na przeszczepy niezbędnych organów, takich jak nerki, serca czy wątroby, które mogłyby uratować ich życie. Niestety, nie ma wystarczającej ilości dawców, aby wypełnić to zapotrzebowanie. Co, jeśli zamiast czekania moglibyśmy stworzyć nowe, spersonalizowane organy od podstaw? Taneka Jones odkrywa biodrukowanie, nową gałąź medycyny regeneracyjnej.

Lekcja: Taneka Jones, reżyseria: Hype CG

Obecnie setki tysięcy ludzi
oczekuje na przeszczepy

niezbędnych organów
takich jak nerki, serca czy wątroby,

które mogłyby uratować ich życie.

Niestety,

nie ma wystarczającej liczby dawców,
aby wypełnić to zapotrzebowanie.

Co, jeśli zamiast czekania

moglibyśmy stworzyć nowe,
spersonalizowane organy od podstaw?

Tym właśnie jest biodrukowanie,

czyli gałąź rozwijającej się
medycyny regeneracyjnej.

Jeszcze nie jesteśmy w stanie
drukować złożonych organów,

ale prostsze tkanki, włączając
naczynia krwionośne i przewody

odpowiedzialne za wymianę
składników odżywczych i metabolitów,

są już w naszym zasięgu.

Biodrukowanie to biologiczny
kuzyn druku 3D,

techniki, która poprzez nakładanie
na siebie warstw materiału,

kawałek po kawałku
tworzy trójwymiarowy przedmiot.

Zamiast zaczynać z metalem,
plastikiem czy ceramiką,

drukarka 3D dla organów i tkanek
wykorzystuje biotusz,

materiał, który zawiera żywe komórki.

Główną częścią wielu biotuszów są bogate
w wodę cząstki nazywane hydrożelem.

Jest to mieszanina
milionów żywych komórek

ze związkami chemicznymi stymulującymi
komórki do komunikacji i wzrostu.

Niektóre biotusze zawierają
jeden typ komórki,

a inne łączą wiele różnych rodzajów,
by stworzyć bardziej złożoną strukturę.

Powiedzmy, że chcesz wydrukować łąkotkę,

część chrząstki w kolanie,

która zapobiega tarciu
między kośćmi piszczelową i udową.

Jest ona zbudowana z komórek
tkanki chrzęstnej włóknistej,

potrzebnych do biotuszu.

Komórki pochodzące od dawców zostaną
następnie rozmnożone w laboratorium.

Mogą być też pobrane
z tkanek samego pacjenta,

aby stworzyć spersonalizowaną łąkotkę,
której ryzyko odrzucenia będzie mniejsze.

Jest kilka technik drukowania,

a ta najbardziej popularna
oparta jest na wytłaczaniu.

Biotusz zostaje załadowany
do komory drukującej

i jest wypychany przez okrągłą dyszę
przyczepioną do głowicy drukującej.

Biotusz przedostaje się przez dyszę,
która rzadko kiedy jest szersza

niż 400 mikronów
i może wyprodukować ciągły filament

o grubości mniej więcej
ludzkiego paznokcia.

Komputerowy obraz decyduje
o umiejscowieniu włókien

na płaskiej przestrzeni
lub w łaźni laboratoryjnej,

która pomoże utrzymać strukturę na miejscu
do momentu jej ustabilizowania.

Takie drukarki są szybkie, potrafią
wyprodukować łąkotkę w około pół godziny,

jedno cienkie włókno po drugim.

Po drukowaniu niektóre biotusze
szybko stwardnieją,

inne będą potrzebowały promieni UV
albo procesu chemicznego lub fizycznego,

żeby ustabilizować wydrukowaną strukturę.

Jeśli proces drukowania jest udany,

komórki w tkance syntetycznej

zaczną zachowywać się tak samo,
jak komórki w prawdziwej tkance,

będą przekazywać informacje, transportować
składniki odżywcze oraz rozmnażać się.

Już teraz możemy drukować
proste struktury takie jak łąkotka.

Wydrukowane pęcherze również zostały
wszczepione z powodzeniem,

a wydrukowana tkanka pobudziła
regenerację nerwu twarzowego u szczurów.

Badacze stworzyli tkankę płuc,
skórę oraz tkankę chrzęstną,

a także miniaturowe wersje
nerek, wątroby i serca.

Jednakże replikowanie złożonego
biochemicznego środowiska

ważnego organu jest dużym wyzwaniem.

Oparte na wytłaczaniu
biodrukowanie może zniszczyć

znaczną część komórek,
jeśli dysza jest zbyt wąska

lub ciśnienie w niej jest zbyt wysokie.

Jednym z największych wyzwań jest

dostarczanie tlenu i składników odżywczych
do wszystkich komórek w narządzie.

Dlatego do tej pory
największy sukces osiągnięto

ze strukturami
płaskimi lub pustymi w środku,

a badacze poszukują sposobów

na włączenie naczyń krwionośnych
do wydrukowanych tkanek.

Biodrukowanie ma ogromny potencjał,

aby ratować życie
i pozwolić nam lepiej zrozumieć,

jak działają nasze organy.

Technologia otwiera wiele możliwości,

takich jak drukowanie tkanek
z wbudowanymi elementami elektronicznymi.

Czy będziemy w stanie wyprodukować organy,
których wydajność przewyższy tę ludzką

lub nadać sobie takie cechy
jak ognioodporna skóra?

O ile będziemy mogli
wydłużyć ludzkie życie,

drukując i wymieniając nasze organy?

A także - kto i co będzie mieć dostęp

do tej technologii
i jej wspaniałych efektów?