Ultraszybkie wydruki z żywymi komórkami
16 wrz 2019 05:00

Kiedy kilka miesięcy temu naukowcy z Univeristy of California i Lawrence Livermore National Laboratory przedstawiali Replicatora pracującego w stworzonej przez nich technologii CAL – Computed Axial Lithography – w pracy naukowej opisującej nową metodę wśród potencjalnych zastosowań dla niej wymieniona została branża medyczna. Nie trzeba było długo czekać, by pojawiły się pierwsze próby zaadoptowania druku wolumetrycznego w biodruku 3D.

Tym razem zespół naukowców z Uniwersyteckiego Centrum Medycznego w Utrechcie i Politechniki Federalnej w Lozannie  w swojej opublikowanej w Advanced Materials pracy przedstawia pierwsze próby zastosowania druku wolumetrycznego w pracy z tkankami. Wolumetryczny biodruk 3D swoje działanie opiera o takie same mechanizmy, jak CAL: cylinder zawierający utwardzalny światłem biokompatybilny polimer i żywe komórki jest obracany i oświetlany sekwencyjnie zmieniającym się światłem z umieszczonego obok projektora. Naukowcy metodę tę porównali do „odwróconej” tomografii komputerowej. Oznacza to odejście od standardowego, znanego nam biodruku ze scaffoldami i tuszami zawierającymi komórki. Druk wolumetryczny pozwala na wytwarzanie całych obiektów na raz, zamiast – jak w przypadku wszystkich dotychczas stosowanych metod – powolnego dodawania kolejnych warstw. Oznacza to, że skomplikowane geometrycznie modele powstają w ciągu sekund bez konieczności używania podpór, a ich powierzchnia jest pozbawiona schodków i artefaktów. Metoda jest łatwy sposób skalowalna, ponieważ czas druku nie zależy od rozmiaru modelu.

W jednym z przeprowadzonych eksperymentów używając opartej na hydrożelu biożywicy i źródła emitującego światło o długości fali 405 nm zespół był w stanie wydrukować w 3D model ludzkiej małżowiny usznej w trzech rozmiarach (o objętości 0,15, 1,23 i 4,14 cm3, czas druku w przypadku każdej z nich wyniósł 22,7 s) i działającej zastawki kulkowej. Porównali również powierzchnię wydruków małżowiny usznej powstałych w innych technologiach. Hydrożelowe wydruki bez artefaktów i podpór, zdolne do zmiany objętości pod wpływem pH, temperatury i osmolarności, mogą stanowić kolejny krok w druku 4D drobnych urządzeń.

Kolejny opisany eksperyment dotyczył samych komórek, a konkretniej – ich zdolności do przeżycia w utwardzanym materiale. Wydrukowany obiekt o geometrii zbliżonej do kości beleczkowatej z mezenchymalnymi komórkami macierzystymi ponownie udowodnił zdolność druku wolumetrycznego do wytwarzania kształtów niemożliwych do wydrukowania innymi metodami, ponadto po uprzedniej inkubacji wydruku naukowcy osiągnęli żywotność komórek na poziomie przekraczającym 85%, a ich rozmieszczenie potwierdziło, że nie ulegają sedymentacji. Komórki z kolejnego wydruku, tym razem imitującego chrząstkę, po inkubacji były zdolne do wytwarzania macierzy pozakomórkowej, w której skład wchodziły glikozaminoglikany i kolagen.

Zespół jest bardzo optymistyczny i technologię druku wolumetrycznego uważa za niemały przełom, zdolny zrewolucjonizować między innymi druk 4D i medycynę regeneracyjną. Kolejnym krokiem w badaniach, według naukowców, powinny być próby druku 3D z wielu materiałów w celu odtworzenia architektury tkanek i ich unaczynienia.

Żródło: przyrostowo.pl

error: Alert: Treść jest chroniona.