Přišli jste o ucho? Nechte si vytisknout nové

Helena Vrecková  |  Věda

Tisk prostorových objektů je zajímavá disciplína. Vědci nyní pracují i na tisku živých tkání, které by mohly nahradit poškozené části těla.

Technologie tisku v 3D zažívá rozmach. Když v roce 2009 přišly na trh 3D tiskárny od firem Organovo a Invetech, které byly schopné vytisknout tepny, předpokládalo se, že k tisku složitějších částí těla bude potřeba pět až deset let dalšího vývoje. Reálné výsledky se ale dostavily mnohem dříve, než se předpokládalo.

Již letos byla na konferenci ve Washingtonu předvedena ukázka tisku ucha. Oskenováním lidského orgánu se pomocí počítačového programu získaly jeho přesné prostorové rozměry. Pro ukázku však nebyly použity lidské buňky, ale pouze silikonový gel. Přibližně půlhodinovou demonstraci vedl profesor Hod Lipson, ředitel Cornell University v New Yorku.

Již žádné odmítání

Vědci ze specializované laboratoře Cornell University se při pohledu na klasický tisk inkoustovou tiskárnou zamýšleli nad způsobem, jak stejně efektivně vytvořit například tenkou vrstvu kožních buněk. Ty by se daly využít k implantaci kožních štěpů na popáleniny.

Nyní je to již možné. Tiskárna rychle vytváří vrstvu po vrstvě a během několika hodin vytvoří reálný objekt. K tisku se používá technika Rapid Prototyping (RP). Trojrozměrné objekty vytváří pomocí počítačového zpracování dat, kdy tiskárna vytváří jednotlivé vrstvy a vznikne tak prostorový obraz objektu.

Ačkoli se vědci inspirovali klasickými tiskárnami, inkoust zde nahradil hydrogel s alginátem ve spojení s živými buňkami. Díky alginátu byl výsledný materiál dostatečně pružný, ale pevný. Hydrogel s alginátem se dnes používá v lékařství u různých poranění jako ochranná vrstva mezi poškozenou tkání a obvazem. Směs je pak aplikována stříkačkou podle přesných souřadnic vypočítaných RP.

Na videu si prohlédněte přípravu membrány hydrogelu s alginátem.

Buňky obsažené v alginátu byly životaschopné a ani procesem tisku se nepoškodily. Při opravdové „výrobě“ orgánu budou buňky vždy patřit ošetřovanému pacientovi, proto jsou vyloučeny problémy s odmítáním implantátu tělem. To se stává v některých případech, kdy tělo cizí tkáň nepřijme za vlastní.

Přímo na tělo

Technice prostorového tisku se věnují také vědci z Ústavu regenerativní medicíny v Severní Karolíně. Na výročním zasedání Americké asociace pro rozvoj vědy (AAAS) představili vyvíjený systém schopný tisknout tkáň přímo na tělo.

Tým profesora Jamese Yoo vytvořil systém přenosné tiskárny s vestavěným laserovým skenerem. Laser oskenuje poškozené místo a zjistí přesný rozsah a hloubku zranění. Převedením do trojrozměrných obrázků je pak přístroj schopen vypočítat počet vrstev kožních buněk, které budou potřeba. Testování této techniky při tištění 10 čtverečních centimetrů kůže na prase proběhlo úspěšně.

Projekt byl inspirován válečnými zraněními v Iráku a Afghánistánu. Přibližně třicet procent z nich se týkalo poškození kůže.

Ani nová chrupavka není problém

Vědci testovali tisk na poškozených kostech zvířat, především prasat a myší, nebo na jejich kůži. Podle profesora Lipsona se však objevily technické problémy, proto je v plánu začít nejdříve s tiskem chrupavek. Mají jednodušší vnitřní strukturu.

Oprava poškozené chrupavky: a) CT sken poškozené chrupavky, b) chrupavka před opravou, c) chrupavka po opravě (Foto: IOPscience)
Oprava poškozené chrupavky: a) CT sken poškozené chrupavky, b) chrupavka před opravou, c) chrupavka po opravě (Foto: IOPscience)

Tisk chrupavek si vědci už zkoušeli na několika zvířecích modelech. Úspěchem bylo vtištění buněk chrupavky do menisku kolenního kloubu. Přečtěte si podrobnou zprávu z tohoto pokusu (PDF). Problém je způsob napojení vytištěné tkáně ke zbytku těla, protože každá část potřebuje být spojená s krevním i cévami a zásobená kyslíkem.

Tip: O výzkumech informoval také web BBC News.

Nejčtenější