În urma folosirii metodelor de imprimare 3D, cercetătorii au fost capabili să creeze vase de sânge artificiale într-un laborator. După ultimele realizări, oamenii de ştiinţă sunt încrezători că noile structuri printate ar putea fi folosite în transplanturi sau pentru testarea unor noi medicamente.
Înainte să intrăm în detaliile printării vaselor de sânge, este important să înţelegem ce reprezintă bioprintingul şi cum se realizează.
Bioprintingul este o tehnică ce creează ţesut uman folosind în loc de cerneală celule stem ale donatorului. Mai exact, imprimarea 3D a ţesuturilor umane este creată prin utilizarea cartuşelor de imprimantă modificate şi a celulelor extrase în urma unor biopsii sau prin folosirea unor celule stem. Ele sunt crescute folosind tehnici standard şi mai apoi cultivate în nişte vase fiindu-le astfel permisă multiplicarea.
Această „cerneală” biologică este apoi încărcată în bioprinterul NovoGen MMX împreună cu un cartuş de hidrogel, o matrice sintetică ce se utilizează ca un fel de schelet pentru construcţia straturilor de celule în format 3D. Imprimanta printează un strat de gel pe bază de apă peste care este construit un alt strat format din acea „cerneală” biologică. Straturile fuzionează unele cu celelalte pe măsură ce sunt printate unele peste altele.
În momentul în care se obţine cantitatea dorită, ţesutul este lăsat să se maturizeze şi să crească ca şi structură, timp în care este îndepărtat scheletul de hidrogel. Chiar dacă această tehnică este folosită cel mai des, unii cercetători ce experimentează cu bioprintingul au folosit cu mare succes şi o soluţie pe bază de apă şi zahăr ca formă de sprijin pentru structurile vasculare.
După înţelegerea conceptului de bază al bioprintingului, putem intra în delaliile printării vaselor de sânge.
Vasele de sânge sunt părţi vitale ale sistemului circulator al organismului ce furnizează substanţe nutritive tuturor organelor şi ajută la eliminarea deşeurilor produse în interiorul corpului. Până în momentul de faţă oamenii de ştiinţă au reuşit să dezvolte ţesutul artificial al inimii, al ficatului şi al plămânilor, dar crearea unei reţele sintetice a vaselor de sânge ce ar putea fi capabilă să susţină toate organele s-a dovedit a fi o mare provocare.
Ali Khademhosseini, inginer biomedical la Women’s Hospital din Boston şi autor principal al unui nou studiu publicat online, a declarat că în această situaţie tehnologii ca bioprintingul ar putea interveni şi a precizat că se află în curs de a crea o arhitectură potrivită pentru ţesuturi.
Khademhosseini împarte încercările de imprimare 3D în două forme. Fie se imprimă direct celulele reale sau se imprimă o structură pe care să se dezvolte celulele care mai apoi se dizolvă. De multe ori prin printare celulele sunt stricate sau chiar distruse, iar structurile de dizolvare conţin de multe ori substanţe ce sunt dăunătoare pentru ele.
În cel mai recent studiu al lor, Khademhosseini şi echipa sa au avut o abordare diferită, astfel ei au imprimat un model pentru creşterea celulelor ce putea fi scos mai târziu fără a mai afecta celula.
Oamenii de ştiinţă au reuşit să imprime o reţea de canale mici din agaroză (un polimer ce se obţine din alge marine folosite pentru cultivarea celulelor) ce a fost folosită ca model pentru vasele de sânge artificiale iar mai apoi încorporată în reţeaua de pasaje într-un gel. Pe respectiva structură de gel au crescut celulele care au dus la dezvoltarea ţesutului.
Vasele de sânge artificiale ce au rezultat au fost capabile să transporte în mod eficient fluide, să susţină celulele vii şi să permită celulelor să se maturizeze.
Nevoia pentru vase de sânge artificiale este foarte ridicată din moment ce tratamentul cel mai bun în cazul vaselor de sânge defecte îl reprezintă transplatul. Pe lângă problema lipsei de donatori mai există şi riscul ca acei norocoşi pacienţi care le primesc să nu le poată suporta pentru că organismul lor respinge ţesutul străin.
Cererea foarte mare pentru transplant face ca obţinerea unor vase de sânge pentru testarea medicamentelor sau a produselor cosmetice înainte ca ele să fie utilizate de om să fie aproape imposibilă.
Chiar dacă pare promiţătoare, această nouă tehnică are încă nişte limitări. Cel mai bun exemplu îl reprezintă faptul că încă nu se pot printa vase mici precum capilarele, deoarece materialul folosit nu este suficient de puternic. De asemenea dacă se încearcă printarea unor vase mai mari, se poate întâmpla ca celulele să se rearanjeze pentru a forma celule mai mici în jurul lor.
În momentul de faţă cercetătorii lucrează la îmbunătăţirea rezoluţiei bioprintingului precum şi a materialelor pe care le folosesc. Cercetătorii speră ca în viitorul apropiat tehnologia să poată fi îmbunătăţită în aşa măsură încât să se poată începe testarea celulelor imprimate la animale vii.
