Kako pomoću 3D štampača štampati ljudsko tkivo - Tanika Džouns

Pogledajte celu lekciju na : https://ed.ted.com/lessons/how-to-3d-print-human-tissue-taneka-jones

Trenutno ima stotine hiljada ljudi na listama za transplatacije, koji čekaju na presudne organe poput bubrega, srca i jetri koji bi mogli da im spasu živote. Nažalost, nema dovoljno dostupnih donora organa da ispune tu potrebu. Šta ako umesto čekanja, možemo stvoriti nove, prilagođene organe od nule? Tanika Džouns istražuje bioštampanje, novu granu regenerativne medicine.

Lekciju osmislila Tanika Džouns, režirao Hype CG.

Trenutno je stotine hiljada ljudi
na listama za transplantaciju

koji čekaju na presudne organe
poput bubrega, srca i jetri,

koji bi mogli da im spasu živote.

Nažalost,

nema dovoljno dostupnih organa
za doniranje da se ispuni ta potreba.

Šta ako bismo umesto čekanja

mogli da stvorimo potpuno nove,
prilagodljive organe od nule?

To je ideja
na kojoj se zasniva bioštampanje,

grana regenerativne medicine
koja je trenutno u razvoju.

Nismo u mogućnosti da štampamo
kompleksne organe za sad,

ali jednostavnija tkiva
uključujući krvne sudove i cevčice

odgovorne za razmenu nutrijenata i otpada

su nam već na dohvatu ruke.

Bioštampanje je
biološki rođak 3D štampanja,

tehnika koja nanosi
slojeve materijala jedne na druge

da bi stvorila trodimenzionalni objekat
parče po parče.

Umesto korišćenja metala,
plastike ili keramike,

3D štampač za organe i tkiva
koristi bio-mastilo,

materijal koji može da se štampa
i koji sadrži žive ćelije.

Većina bio-mastila su molekuli
bogati vodom zvani hidrogelovi.

U njima su pomešani milioni živih ćelija,

kao i razne hemikalije koje
podstiču ćelije da komuniciraju i rastu.

Neka bio-mastila uključuju
jedan tip ćelija,

dok druga kombinuju različite vrste
da bi proizveli kompleksnije strukture.

Da kažemo da želite da štampate meniskus,

što je deo hrskavice u kolenu,

koji sprečava goljeničnu i butnu kost
da se stružu jedna o drugu.

Sastoji se od ćelija zvanih hondrociti,

i biće vam potrebna zdrava zaliha
tih ćelija za bio-mastilo.

Ove ćelije mogu biti od donora čije su
linije ćelija replikovane u laboratoriji.

Ili mogu nastati
od pacijentovog sopstvenog tkiva

da bi se stvorio personalizovani meniskus
koji će telo ređe odbaciti.

Postoji nekoliko tehnika štampanja,

a najpopularnije je
bioštampanje zasnovano na istiskivanju.

Ovom tehnikom, bio-mastilo se ubrizgava
u komoru za štampanje

i propušta kroz okruglu mlaznicu
na glavi za štampanje.

Nastaje od mlaznice koja je retko
šira od 400 mikrona u prečniku

i može proizvesti neprekidnu nit

približno debljini ljudskog nokta.

Kompjuterizovana slika ili fajl rukovodi
postavljanje niti,

ili na ravnu površinu ili u tečni bazen,

koji će pomoći da se struktura održi
na mestu dok se ne stabilizuje.

Ovi štampači su brzi, proizvode meniskus
u roku od pola sata,

jednu tanku nit u trenutku.

Nakon štampanja, neka bio-mastila
će se odmah ukrutiti;

drugim je potrebna UV svetlost,
dodatna hemikalija ili fizički proces

da stabilizuje strukturu.

Ako je proces štampanja uspešan,

ćelije u sintetičkom tkivu

će početi da se ponašaju na isti način
kao ćelije u stvarnim tkivima -

signaliziraju jedna drugoj,
razmenjuju nutrijente i umnožavaju se.

Već možemo da štampamo
jednostavne strukture kao što je meniskus.

Bioštampane bešike su
takođe uspešno usađene,

a štampana tkiva su unapredila
regeneraciju nerava na licu kod pacova.

Istraživači su stvorili tkiva pluća,
kože i hrskavice,

kao i minijaturne, polu-funkcionalne
verzije bubrega, jetri i srca.

Međutim, repliciranje kompleksnog
biohemijksog okruženja

jednog velikog organa je smeo izazov.

Bioštampanje zasnovano
na istiskivanju može uništiti

značajan procenat ćelija u mastilu
ako je mlaznica premala

ili ako je pritisak štampanja previsok.

Jedan on najtežih izazova

je kako obezbediti kiseonik i nutrijente
svim ćelijama u organu pune veličine.

Zato je najveći uspeh do sada

bio sa strukturama
koje su ravne ili šuplje,

i razlog što su istraživači
zauzeti razvijajući načine

da uključe krvne sudove
u bioštampana tkiva.

Postoji ogroman potencijal
od korišćenja bioštampanja

za spasavanje života
i progresa našeg razumevanja

o tome kako naši organi
prvenstveno funkcionišu.

Tehnologija otvara
vrtoglavi niz mogućnosti,

kao što je štampanje tkiva
sa ugrađenom elektronikom.

Da li bismo mogli da jednog dana
dizajniramo organe

koji prevazilaze trenutne
ljudske sposobnosti

ili da dodelimo sebi odlike
kao što je koža koja ne može da izgori?

Koliko možemo da produžimo ljudski život
štampajući i zamenjujući organe?

I ko tačno, i šta

će imati pristup ovoj tehnologiji
i njenom neverovatnom učinku?