Каждый день мы на шаг ближе и на шаг дальше от трехмерной биопечати функционального органа из ткани человека. Исследовательская группа из Университета Сабанджи в Турции подтолкнула нас к достижению этой цели путем 3D-биопечати анатомически точных макрососудистых тканей, которые однажды можно было бы использовать для лечения сердечных заболеваний у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями и послужить основой для сосудистой сети 3D-печати. органов.
Университетская лаборатория 3D-печати тканей и органов, Центр исследований и приложений нанотехнологий (SUNUM) вывела текущую технологию 3D-биопечати на новый логический уровень. В то время как такие компании, как Organovo, смогли напечатать клеточные массивы из ткани печени на 3D-принтере, Sabancı смоделировал свою печать на основе реальных данных МРТ. Команда начала с преобразования МРТ реальной аорты человека в специализированную модель САПР. Затем живые фибробласты человека культивировали и печатали с помощью гидрогеля для формирования структуры аорты.
Гидрогель инкубировали в течение пяти-семи дней до формирования анатомически точного участка кровеносного сосуда.
Кровеносные сосуды, как и аорта, состоят из фибробластов, эндотелиальных и гладкомышечных клеток. Таким образом, пока исследователи SUNUM смогли культивировать клетки фибробластов, которые служат соединительным материалом для наших тканей, они продолжают экспериментировать с эндотелием, тонким внутренним слоем клеток крови и клетками гладкой мускулатуры. В конечном счете, они надеются построить более значимое изображение аорты, самого большого сосуда в нашем теле. Бахаттин Коч, преподаватель проекта, объясняет, почему они начали с аорты:
Есть две основные причины, по которым мы обращаем внимание на аорту: во-первых, аорта - это самая крупная артерия в организме, которая несет кровь ко всем другим сосудам. Поскольку ни один другой кровеносный сосуд не имеет таких размеров, как аорта, невозможно заменить поврежденную аорту аутологичным трансплантатом. Синтетические сосуды из пластика (дакрона) в настоящее время используются для лечения, но они никогда не бывают так хороши, как настоящие кровеносные сосуды человека. Более того, если будут созданы искусственные ткани или органы, нам в первую очередь понадобятся кровеносные сосуды для снабжения их кислородом и питанием. Интересный факт, о котором мало кто знает, это то, что Эйнштейн умер от аневризмы брюшной аорты. Аневризма – это расширение сосуда наподобие воздушного шара. На более поздних стадиях это может привести к разрыву сосуда, что приведет к внутреннему кровоизлиянию и даже смерти. В результате нашей работы мы, возможно, сможем изготовить искусственную аорту, используя собственные обычные или стволовые клетки пациента, что устранит отторжение трансплантата. Мы находимся в начале этой работы, и клинические исследования могут занять годы.
В отличие от большинства предыдущих исследований тканевой инженерии на основе каркасов, мы используем живые клетки в качестве биочернил в 3D-печати. Используя разработанные нами алгоритмы, мы рассчитываем оптимальные пути для печати клеток, имитируя анатомию ткани, которую необходимо произвести. Еще одно отличие состоит в том, что мы печатаем анатомически правильные ткани, в которых все клетки самоподдерживающиеся в 3D. Мы определяем, как поддерживающие гидрогелевые структуры будут использоваться для поддержки клеток. Определив, где и как печатаются клетки и поддерживающие их гидрогели, мы сохраняем эти команды в файл, а затем используем этот файл для управления биопринтером.
Наша общая цель - получить на 3D-принтере замещающие ткани и даже органы, которые будут анатомически точными и способными удовлетворить физиологические потребности. Мы еще не на стадии создания полностью функциональных органов или тканей, но мы работаем для достижения этой цели.
The Mimics Innovation Suite от Materialise сыграл неотъемлемую роль в этом процессе, взяв данные медицинского изображения пациента и создав 3D-реконструкцию с толщиной стенки. Толщина стенки позволяет печатать конструкции на 3D-принтере. Затем файл был экспортирован в формате STL для 3D-печати. Это позволило команде получить копию небольшой части анатомии пациента, которая затем использовалась в качестве основы для биопечати.
Если его команда сможет точно воспроизвести аорту, следующим шагом будет использование стволовых клеток человека для выращивания ткани, которая может быть совместима для трансплантации. Для визуалов вы можете ознакомиться с интервью с командой SUNUM ниже:
С личной точки зрения, я только хочу, чтобы это исследование продвигалось намного быстрее. Зная, что кто-то очень близкий мне нуждается в пересадке органа, специально адаптированного к его телу, включая правильные ткани, группу крови и размер органа, душераздирающе видеть, как эра 3D-печатных органов кажется такой близкой и далекой. в то же время. Даже в случае нескольких совместимых доноров трансплантат органов от донора не будет идеально соответствовать реципиенту. В результате реципиент должен принимать иммунодепрессанты до конца своей жизни, что ограничивается самими препаратами, что делает человека более восприимчивым к заболеваниям.
Оптимизм, который я испытываю, ежедневно пишу об удивительных достижениях в области технологий, быстро рассеивается, когда я думаю о том, сколько еще можно было бы достичь. Лидеры нашего безумного общества одурачены в погоне за ложным богатством денег, власти и физического комфорта. Эта идеология просачивается в большую часть населения, так что она становится доминирующей идеологией нашего коллектива. Между тем, истинное богатство, которое можно было бы достичь совместными усилиями, чахло. Если бы через функционирующую систему образования и здоровое общество каждого человека учили самореализоваться, понимать себя и свои таланты и то, как они вписываются в общую картину, у нас было бы 7 миллиардов работающих гениев..«Идти в ногу с кардашцами» будет заменено «Идти в ногу с органической химией». Чистая энергия и сбалансированная экосистема станут нормой. Межзвездные путешествия ушли бы в прошлое, потому что телепортация уже была бы изобретена. И можно было бы 3D печатать органы для нуждающихся.
Вместо этого у нас есть целые аппараты, предназначенные для того, чтобы душить науку, препятствовать социальному прогрессу, и все для того, чтобы горстка людей могла чувствовать себя более комфортно и выше, чем остальные из нас. По этой причине я вижу достижение Университета Сабанджи как шаг вперед и как поразительное напоминание обо всем, что не было достигнуто из-за коррумпированного руководства и дезорганизованной, почти шизофренической публики.