Σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο τεύχος 2 Αυγούστου του Science, οι επιστήμονες έχουν κάνει μια σημαντική κίνηση προς τη δυνατότητα να εκτελούν τρισδιάστατη βιοεκτύπωση λειτουργικών οργάνων, αφού οι ερευνητές έχουν επινοήσει έναν τρόπο για την ανακατασκευή των στοιχείων ανθρώπινης καρδιάς.
Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon ανέπτυξαν μια προηγμένη έκδοση της τεχνολογίας Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH), ενός πρωτοφανούς τρισδιάστατου εκτυπωμένου κολλαγόνου που χτίζει μέρη της ανθρώπινης καρδιάς, από μικρά αιμοφόρα αγγεία έως βαλβίδες έως τις κοιλίες. Ρυθμός. Πρόσφατα έλαβε το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας των ΗΠΑ 10.150.258, η τεχνολογία FRESH έχει λάβει άδεια από την FluidForm και η FluidForm έχει δεσμευτεί να επεκτείνει σημαντικά τις δυνατότητες της τρισδιάστατης εκτύπωσης.
«Έχουμε πλέον τη δυνατότητα να κατασκευάζουμε κατασκευές που αναπαράγουν βασικές δομικές, μηχανικές και βιολογικές ιδιότητες εγγενών οργανισμών», δήλωσε ο καθηγητής Adam Feinberg, CTO και συνιδρυτής της FluidForm, Carnegie Mellon, Resident Biomaterials and Treatment Group. Το μέρος όπου ολοκληρώθηκε η μελέτη. «Υπάρχουν ακόμη πολλές προκλήσεις που πρέπει να ξεπεραστούν για να αποκτήσουμε βιομηχανικά τρισδιάστατα όργανα, αλλά αυτή η έρευνα αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός».
Αν και η τρισδιάστατη βιοεκτύπωση έχει επιτύχει σημαντικά ορόσημα, η απευθείας εκτύπωση ζωντανών κυττάρων και μαλακών βιοϋλικών έχει αποδειχθεί δύσκολη. Ένα βασικό εμπόδιο είναι η υποστήριξη μαλακών και δυναμικών βιοϋλικών κατά τη διαδικασία εκτύπωσης για την επίτευξη της ανάλυσης και της πιστότητας που απαιτούνται για την ανακατασκευή πολύπλοκων τρισδιάστατων δομών και λειτουργιών.
Το FRESH χρησιμοποιεί μια ενσωματωμένη μέθοδο εκτύπωσης για να λύσει αυτήν την πρόκληση χρησιμοποιώντας ένα προσωρινό τζελ υποστήριξης, το οποίο καθιστά δυνατή την εκτύπωση πολύπλοκων ικριωμάτων χρησιμοποιώντας εγγενείς μη τροποποιημένες μορφές κολλαγόνου 3D. Στο παρελθόν, οι ερευνητές ήταν περιορισμένοι επειδή τα μαλακά υλικά ήταν δύσκολο να εκτυπωθούν με υψηλή πιστότητα πολλών στρωμάτων λόγω χαλάρωσης.
Με επικεφαλής τον συνιδρυτή και τους συνιδρυτές του FluidForm, Andrew Lee και Andrew Hudson, εννέα μέλη της ομάδας Carnegie Mellon ξεπερνούν αυτά τα εμπόδια αναπτύσσοντας έναν τρόπο να οδηγήσουν την αυτοσυναρμολόγηση του κολλαγόνου χρησιμοποιώντας γρήγορες αλλαγές pH.
Η FRESH 3D βιοεκτυπωμένη καρδιά βασίζεται στην ανθρώπινη μαγνητική τομογραφία και αναπαράγει με ακρίβεια την ανατομία του ασθενούς. Οι μικρότερες κοιλίες των τυπωμένων ανθρώπινων καρδιομυοκυττάρων εμφάνισαν σύγχρονη συστολή, διάδοση του δυναμικού κατευθυντικής δράσης και πάχυνση τοιχώματος κατά 14 τοις εκατό κατά τη διάρκεια της μέγιστης συστολής. Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν προκλήσεις, συμπεριλαμβανομένων των δισεκατομμυρίων κυττάρων που χρειάζονται για την παραγωγή μεγαλύτερων ιστών με τρισδιάστατη εκτύπωση, την κλίμακα κατασκευής και την απροσδιόριστη διαδικασία παρακολούθησης της κλινικής μετάφρασης.
Αν και η ανθρώπινη καρδιά χρησιμοποιείται για την απόδειξη της ιδέας, η ΦΡΕΣΚΗ εκτύπωση κολλαγόνου και άλλων μαλακών βιοϋλικών είναι μια πλατφόρμα που είναι πιθανό να δημιουργήσει προηγμένα ικριώματα για διάφορα συστήματα ιστών και οργάνων.
«Η FluidForm είναι πολύ περήφανη για την έρευνα στα εργαστήρια Feinberg», δήλωσε ο Διευθύνων Σύμβουλος της FluidForm, Mike Graffeo. "Η τεχνολογία FRESH που αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon επιτρέπει στους βιοεκτυπωτές να επιτύχουν άνευ προηγουμένου δομική, ανάλυση και πιστότητα, επιτρέποντας έτσι ένα τεράστιο άλμα σε αυτόν τον τομέα. Είμαστε πολύ χαρούμενοι που το προσφέρουμε σε ερευνητές σε όλο τον κόσμο. Τεχνολογία."
Η FluidForm εμπορευματοποιεί την τεχνολογία FRESH μέσω του πρώτου της προϊόντος LifeSupport(TM) τζελ υποστήριξης βιοεκτύπωσης, δίνοντας τη δυνατότητα σε ερευνητές σε όλο τον κόσμο να αποκτήσουν αποτελεσματική τρισδιάστατη βιοεκτύπωση κολλαγόνου, κυττάρων και διαφόρων βιοϋλικών.
