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?