Újfajta bionyomtatás segítségével szövetek, sőt, akár szervek is előállíthatók

Az amerikai Penn State Egyetem kutatói fejlesztették ki azt a lenyűgöző bioprinting technológiát, ami drasztikusan felgyorsítja és pontosabbá teszi a mesterséges biológiai szövetek előállítását. Az új eljárás sejt szferoidok avagy sejtcsoportok alkalmazásával akár tízszer gyorsabb, mint a jelenlegi módszerek, miközben a sejtek életképessége meghaladja a 90 százalékot.

Az áttörés nemcsak a regeneratív orvoslás területén jelenthet előrelépést, hanem közelebb hozhatja a funkcionális szövetek és szervek gyártásának jövőjét is.

A bioprinting a háromdimenziós (3D) nyomtatás speciális ága, amelyben élő sejteket és biológiai anyagokat használnak szövetek létrehozására. A sejtek egy hidrogél alapú bioanyagba, „biotintába” kerülnek, amit rétegelve nyomtatnak. Az így létrehozott struktúra hetek alatt alakul érett szövetté.

A hagyományos módszerek nehezen érik el azt a sejtsűrűséget, ami a humán szövetekben természetes módon előfordul. Márpedig ez a sűrűség kulcsfontosságú ahhoz, hogy a mesterséges szövetek klinikai alkalmazásra is alkalmasak legyenek. A megoldást a szferoidok jelentik, hiszen ezek sejtsűrűsége hasonló az emberi szövetéhez. A kényes struktúrák mindazonáltal könnyen sérülnek a nyomtatási folyamat során; a jelenlegi technológiák éppen ezért gyakran lassúak és nehézkesek – állapítja meg a témáról írt tanulmány.

Gyors és hatékony szövetgyártás, a bionyomtatás módszerével

A felvázolt problémát az ún. HITS-Bio (High-throughput Integrated Tissue Fabrication System for Bioprinting) nevű rendszer oldhatja meg, állítják a tudósok, akik szerint az új technológia egy digitálisan vezérelt, több fúvókából álló nyomtatófejet használ, és egyszerre akár 16 szferoidot is képes precízen mozgatni, illetve elhelyezni. „Ez a technológia nemcsak tízszer gyorsabb, mint a jelenlegi módszerek, de a sejtek életképessége is kiemelkedően magas marad” – magyarázta a kutatást vezető Ibrahim T. Ozbolat.

A kutatók elsőként porcszövetet állítottak elő a HITS-Bio segítségével. Az egy köbcentiméteres szerkezet létrehozásához csupán 40 percre volt szükségük – szemben a korábbi eljárások több napos időigényével. A mesterséges, mégis biológiai porcszövet mintegy 600 szferoidból: sejtekből és különböző bioanyagokból állt össze. A rendszer azonnali sebészeti alkalmazásra is megfelelőnek bizonyult.

Egy patkány koponyáján végzett kísérlet során a kutatók közvetlenül a sebbe nyomtattak szferoidokat, amelyek egy speciális mikroRNS technológiának köszönhetően csonttá alakultak – lenyűgöző eredménnyel: a sérülés három hét alatt 91, hat hét után pedig 96 százalékban gyógyult állapotba került.

„A technológia lehetővé teszi, hogy nagy dózisban juttassuk be a sejteket, ami jelentősen felgyorsítja a regenerációt” – nyugtázta Ozbolat, aki biztos benne, hogy a HITS-Bio rendszer továbbfejlesztése óriási potenciált rejt. A fúvókák számának növelésével még nagyobb és összetettebb szövetek, sőt, szervek gyártása is megvalósíthatóvá válhat. A kutatócsoport jelenleg azon dolgozik, hogy a nyomtatott szövetekbe vérereket integráljanak, ami elengedhetetlen a klinikai alkalmazhatósághoz. „Ez jelentős lépés a regeneratív orvoslás területén. A technológiánk skálázhatósága lehetőséget teremt arra, hogy komplex, funkcionális szöveteket hozzunk létre, olyanokat, amelyek később transzplantációra is alkalmasak lehetnek” – jelentette ki Ozbolat.

A HITS-Bio technológia kétségtelen áttörés a bioprinting területén, és új utakat nyit a szövet-, illetve szervgyártásban. A Penn State csapata bebizonyította, hogy a tudomány és a technológia szoros együttműködésével közelebb kerülhetünk mesterséges szervek megalkotásához – ez pedig alapvetően változtathatja meg az orvosi kezelések jövőjét.

Címlapkép: Freepik