Що робити, якщо лікарі могли роздрукувати нирку з клітин пацієнта, не знайшовши відповідного донорського органу і не турбуючись про те, що їх відторгне організм пацієнта?
За допомогою 3D-біодруку це можна було б реалізувати вже через десять років, каже професор Дженніфер Льюїс з Гарвардського інституту біоінженерії Вайса. Згідно з дослідженням, біодрук органів - це використання технології 3D-друку для збору декількох типів клітин, факторів росту та біоматеріалів пошарово для створення штучних органів, які ідеально імітують природні органи. Ця регенеративна медицина знаходиться на стадії досліджень і розробок, і рушійною силою її є «справжня потреба людини».
Dесператне очікування
Близько 1 мільйона людей у всьому світі потребують нирок. Вони досягають кінцевої стадії ниркової недостатності і повинні пройти діаліз. Діаліз накладає на організм важке навантаження, і з кожним роком ризик летального результату хворих значно зростає. Тож прагнення до вирішення грандіозного виклику органного 3D-друку дійсно велике.
Mагічне чорнило
Щоб запустити процес біодруку органів, лікарі зазвичай починають з власних клітин пацієнта. Вони виконують невелику голкову біопсію органу, або виконують малоінвазивну операцію, щоб видалити невеликий шматочок тканини «менше половини розміру поштового штампа». За допомогою цієї тканини видаляються, клітини можна розібрати і культивувати in vitro.
Культивування відбувається в стерильних інкубаторах або біореакторах, посудинах з нержавіючої сталі під тиском, які допомагають клітинам отримувати достатню кількість поживних речовин. Лікарі годують їх поживними речовинами (середніми) кожні 24 години, оскільки клітини мають свій метаболізм. Різні типи клітин вимагають різних поживних речовин. Потім змішуємо його з гелем, який схожий на клей. Кожен орган у вашому тілі зроблений з клітин і клею, який їх утримує разом.
Клей - це прізвисько біо-чорнила, друкована суміш живих клітин, багатих водою молекул, які називаються гідрогелями, середовища культури, і факторів росту, які допомагають клітинам продовжувати розмножуватися і диференціюватися. Гідрогель імітує позаклітинний матрикс організму - він містить такі речовини, як білки, колаген і гіалуронова кислота.
Часто використовувані біоматеріали повинні бути нетоксичними, біорозкладними та біосумісними, щоб уникнути несприятливих імунних реакцій. Колаген і желатин є двома найбільш часто використовуваними біоматеріалами при біодрукуванні тканин або органів.
Свідок моменту дива
Лікарі кладуть кожну біо-чорнило -- тип чорнила в залежності від того, скільки типів клітин вони хочуть надрукувати - в картридж для друку, "видавлюючи біо-чорнило через друкувальну головку і насадку, нарощуючи матеріал шар за шаром".
Після того, як біопринтований орган буде імплантований пацієнту, він, природно, з часом деградує, клей розчиниться, і клітина відчує, що «місток» руйнується; клітина відчує, що її основа вже не міцна. Так клітини зроблять собі містки і зроблять власні клеї у вашому тілі.