Naukowców z Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) opracowali nowoczesną biodrukarkę, która ma pomóc w leczeniu ran. To kolejne wykorzystanie drukarki 3D i biomateriału w medycynie. Co innowacyjnego jest w tym rozwiązaniu? Zapraszamy do lektury!
Skóra jak… taśma klejąca
Prace na drukarką 3D skóry trwają już od kilku lat. Już w roku 2014 stworzono prototyp urządzenia, który drukował duże elementy ludzkiej skóry. Można je było przyciąć, dopasować do potrzebnego rozmiaru i “przykleić” pacjentowi bezpośrednio na uszkodzone miejsce. Technologia nie była jednak doskonała.Przekształciła się ostatecznie w przenośne urządzenie, które działa jako dozownik taśmy klejącej.
Instytut z Wake Forest w większości finansowany jest przez organizację wojskową Sił Zbrojnych Instytutu Medycyny Regeneracyjnej (AFIRM). Celem inżynierów było stworzenie urządzenia, technologii, która pomogłaby żołnierzom i ludności cywilnej w szybszym leczeniu oparzeń trzeciego stopnia.
Przeprowadzone badania przedkliniczne zakończyły się sukcesem. Na ten moment przygotowywane są badania kliniczne na ludziach.
Skąd wziąć atrament do biodrukarki?
Nowoczesna biodrukarka to nie tylko urządzenie przenośne. Bardzo ważna jest jest możliwość zamocowania urządzenia do łóżka pacjenta. A jest to niezbędne, by biodrukarka mogła wydrukować skórę. Swoistym “atramentem” są własne komórki pacjenta. Jak wygląda konfiguracja?
Na samym początku wykonuje się małą biopsję zdrowej skóry. Wszystko po to, aby wyodrębnić z niej dwa rodzaje komórek, tj. fibroblasty i keratynocyty. Fibroblasty są to komórki odpowiedzialne za budowę struktury skóry, natomiast keratynocyty, są to główne komórki z najbardziej zewnętrznej warstwy skóry.
Większość tych komórek produkuje się z próbki biopsyjnej, a kolejnie miesza z hydrożelem, aby uzyskać “atrament” do biodrukarki. Urządzenie w pierwszej kolejności wykorzystuje trójwymiarowy skaner laserowy do zbudowania obrazu topologii rany. Dzięki niemu biodrukarka wypełnia najgłębsze części fibroblastami, a następnie nakłada keratynocyty na wierzch.
Jak udowodnili naukowcy (po testach wykonanych na zwierzętach), technologia ta naśladuje naturalną strukturę skóry, która pozwala na szybsze gojenie się obrażeń – nowa skóra zaczyna się formować na zewnątrz od środka rany.
Przeszczepić skórę czy ją wydrukować?
Skóra jest największym organem ludzkiego ciała. Utracenie bariery skórnej skutkuje utratą płynów, ciepła oraz dużym ryzykiem wystąpienia infekcji. Aktualnie w leczeniu ran i oparzeń stosuje się przeszczepy. Podstawową metodą leczenia głębokich oparzeń jest pokrycie ich zdrową skórą zebraną z innej części ciała lub od dawców.
Jednak w przypadku rozległych oparzeń często nie ma wystarczającej ilości zdrowej skóry do przeszczepu, a w przypadku pobrania od dawcy istnieje ryzyko odrzutu i powstania blizn. Technologia z zastosowaniem biodrukarki, jak podkreślają naukowcy, wydaje się bardziej skuteczna. Po pierwsze pobierając bezpośrednio od pacjenta odpowiednie komórki (fibroblasty, keranocyty), ryzyko odrzucenia przez organizm jest minimalne. Po drugie – czas gojenia. Rany przy zastosowaniu skóry z biodrukarki goją się znacznie szybciej, eliminując konieczność wykonywania skomplikowanych przeszczepów.
Naukowcy mają nadzieję, że kolejne badania również zakończą się sukcesem. Innowacyjna biodrukarka 3D pozwoli wtedy na leczenie bardzo poważnych ran bez udziału transplantacji, a niezbędne elementy skóry po prostu…się wydrukuje!
Opracowanie własne/Redakcja
Źródło:
