Pas important pentru medicina regenerativă: Organe și țesuturi ar putea fi imprimate 3D

Un grup de bioingineri americani au pus la punct o tehnologie de „tipărire” tridimensională care permite crearea de copii identice ale osului, ale pavilionului cartilaginos al urechii externe și cartilajului uman, utilizând celule stem și polimeri speciali.

Inovația, documentată pe larg într-un articol din revista Nature Biotechnology, este un pas important pentru medicina regenerativă, medicii sperând că, în viitor, vor putea folosi țesuturi vii pentru vindecarea corpului uman.

Plasarea celulelor umane individuale într-un formă de țesut viu ales cu precizie pentru a înlocui o porțiune afectată a corpului uman a fost limitată de provocarea de a păstra celulele vii, în contextul în care, din cauza necesarului de oxigen și de nutrienți într-un țesut mai gros de 0,2 milimetri, celulele se degradează rapid.

Această tehnică a mai fost experimentată, dar în momentul în care grosimea detaliului imprimat era superioară dimensiunii de 200 de microni, tesultul începea să își piardă vitalitatea pentru că substanțele nutritive și oxigenul nu pot pătrunde la o adâncime, chiar și mică, fără prezența vaselor sanguine, explică oamenii de știință într-un articol publicat în revista Nature Biotechnology, potrivit ediției în limba franceză a agenției Sputnik.

Cercetătorii au rezolvat această problemă prin crearea un polimer special care permite unirea celulelor, menținând, în același timp, un mic spațiu între ele. Astfel, celulelor care reproduc osul, mușchii sau cartilajele le este ușor să se „formeze” fără întâmpinarea barierei de acces a substanțelor nutrive și oxigenului.

Echipa de medici de la Wake Forest Baptist Medical Centre a dezvoltat o nouă tehnică de imprimare 3D ce poate fi folosită pentru reproducerea unui țesut străpuns de microcanale, de consistența unui burete, de pildă, pentru a permite nutrienților să penetreze țesutul.

Tehnica, denumită „Sistem integrat de imprimare a țesuturilor și organelor” combină un material plastic biodegradabil ce configurează structura țesutului și o soluție pe bază de apă care încorporează celulele și le facilitează creșterea. Atunci când acest tip de structură a fost implantată animalelor, materialul plastic s-a descompus și a fost înlocuit de o „matrice” structurală formată din proteine produsă de celulele implantate. Între timp, implanturile s-au îmbinat cu vase de sânge și canale nervoase.

Odată ce un organ este „imprimat”, oamenii de știință îl grefează la nivelul epidermei unui organism viu, spre exemplu, cel al unui șoarece, în organ apar vase sanguine noi, iar polimerul folosit inițial dispare treptat. Într-un final, în locul „piesei semifabricate” inițial, se dezvoltă un organ identic cu imaginea de la care s-a pornit, având forma tridimensională dorită dar și toate tipurile de țesuturi din care este alcătuit, pentru a fi viabil.

Profesorul Anthony Atala, coordonatorul cercetării, a precizat că aceste structuri nu se pot reproduce la o scară umană deocamdată.

Tehnici similare în care un eșafodaj de material biodegradabil este construit și apoi infiltrat în celule au fost deja folosite pentru pacienți. La centrul Wake Forest, femeilor li s-au implantat vagine create în laborator acum doi ani, dar spectrul de tratament este limitat de aceeși provocare a menținerii celulelor în viață.

„Având în vedere importanța inovației, precum și progresul medicinei, resursele de la centrul medical Wake Forest și imperativul sănătății umane, cred că nu vor mai trece nici zece ani până când chirurgii vor putea testa organe și țesuturi imprimate prin tehnica 3D”, a declarat pentru BBC profesorul Martin Birchall, chirurg la University College London.

Deși această tehnologie nu este încă gata pentru o utilizare medicală, deoarece încă necesită testare clinică, cercetătorii sunt siguri că vor fi în măsură să o pună cât mai curând în practică.