Εκτυπωτής 3D "τυπώνει" συνθετικό ιστό

Βρετανοί επιστήμονες κατασκεύασαν έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή, που είναι δυνατόν να προγραμματιστεί μέσω υπολογιστή, ώστε να «τυπώσει» τα υλικά ενός συνθετικού ιστού, ο οποίος διαθέτει αρκετές από τις ιδιότητες του αντίστοιχου βιολογικού.

Βρετανοί επιστήμονες κατασκεύασαν έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή, που είναι δυνατόν να προγραμματιστεί μέσω υπολογιστή, ώστε να «τυπώσει» τα υλικά ενός συνθετικού ιστού, ο οποίος διαθέτει αρκετές από τις ιδιότητες του αντίστοιχου βιολογικού.

Το επίτευγμα μπορεί να έχει πληθώρα πρακτικών βιο-ιατρικών εφαρμογών στο μέλλον, ιδίως στο πεδίο της αναγεννητικής ιατρικής.

Οι ερευνητές του πανεπιστημίου της Οξφόρδης, με επικεφαλής τον καθηγητή του Τμήματος Χημείας Χάγκαν Μπέιλι, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Science", σύμφωνα με το "Nature", κατάφεραν να δημιουργήσουν μέσω της «εκτύπωσης» ένα νέο είδος υλικού σαν γέλη (τζελ), το οποίο αποτελείται από έως 35.000 διασυνδεμένα μεταξύ τους σταγονίδια νερού, καλυμμένα από ένα λεπτό φιλμ λιπιδίων.

Τα σταγονίδια του υλικού περιβάλλονται από σταγονίδια ελαίου, δημιουργώντας έτσι μικροσκοπικά σφαιρίδια που γύρω τους διαθέτουν ένα ελαιώδες φιλμ λιπιδίων, το οποίο μιμείται τη μεμβράνη των ζωντανών κυττάρων. Οι σταγόνες αυτές προσκολλώνται μεταξύ τους και εκτυπώνονται σε διαδοχικά στρώματα, σχηματίζοντας έτσι ένα εύκαμπτο και εύπλαστο υλικό, το οποίο δημιουργεί ιστούς παρόμοιους με τα νεύρα ή τους μυς, που μπορούν να επιτελούν ορισμένες από τις λειτουργίες των φυσιολογικών κυττάρων του ανθρωπίνου σώματος.

Αυτά τα εκτυπωμένα «δίκτυα» δεκάδων χιλιάδων σταγονιδίων μπορούν να αποτελέσουν τους δομικούς λίθους μιας νέας τεχνικής στο μέλλον, η οποία θα επιτρέψει την αντικατάσταση των κατεστραμμένων ιστών με το νέο υλικό, που είναι απολύτως συνθετικό. Χάρη ακριβώς στο συνθετικό χαρακτήρα του υλικού, που σημαίνει ότι δεν διαθέτει γονιδίωμα και δεν αναπαράγεται, η νέα μέθοδος αποφεύγει προβλήματα που έχουν εμφανίσει άλλες τεχνικές δημιουργίας τεχνητών ιστών, όπως με τη χρήση βλαστοκυττάρων.

Τα σταγονίδια του συνθετικού υλικού είναι δυνατό να διαθέτουν πόρους που μιμούνται τα νεύρα και μπορούν να διαβιβάσουν ηλεκτρικά σήματα από το ένα άκρο του «δικτύου» στο άλλο. Οι ζωντανοί νευρώνες μεταδίδουν ηλεκτρικούς παλμούς μέσω των κυτταρικών μεμβρανών τους, επιτρέποντας να περάσουν διαμέσου τους φορτισμένα σωματίδια (ιόντα). Μιμούμενοι αυτή τη διαδικασία, οι ερευνητές πρόσθεσαν στα σταγονίδια μια πρωτεΐνη από βακτήρια, η οποία άνοιξε μικροσκοπικές οπές στο φιλμ-μεμβράνη των λιπιδίων. Στη συνέχεια, αποδείχτηκε ότι το ηλεκτρικό ρεύμα ήταν δυνατό να διασχίσει το πορώδες συνθετικό υλικό, όπως συμβαίνει και σε ένα φυσιολογικό νεύρο.

Κάθε σταγονίδιο έχει διάμετρο περίπου 50 μικρομέτρων (εκατομμυριοστών του μέτρου), δηλαδή το μισό πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας. Αν και είναι περίπου πενταπλάσιο σε μέγεθος σε σχέση με τα βιολογικά κύτταρα, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το μέγεθός του είναι δυνατό να μικρύνει κι άλλο μελλοντικά.

Επειδή οι συμβατικοί τρισδιάστατοι εκτυπωτές δεν είναι σε θέση να «τυπώσουν» το εν λόγω συνθετικό υλικό, οι βρετανοί ερευνητές κατασκεύασαν στο εργαστήριό τους εξ αρχής έναν ειδικό εκτυπωτή 3D, ο οποίος διαθέτει ένα γυάλινο ακροφύσιο ψεκασμού, από όπου, αντί για μελάνη, εκτινάσσεται το νέο υλικό. Μάλιστα, τα δίκτυα των σταγονιδίων μπορούν να προγραμματιστούν έτσι ώστε να «διπλώνουν» σε διάφορα τρισδιάστατα σχήματα (κύβους, σφαίρες, ακόμα και κάστρα ή λουλούδια κ.α.) κατά την εκτύπωσή τους.

Προς το παρόν πάντως, η τεχνική είναι ακόμα σε πειραματικό στάδιο και θέλει αρκετή βελτίωση προτού αξιοποιηθεί στο πεδίο της ιατρικής και της βιοτεχνολογίας.

Πηγή: ΑΠΕ/ΜΠΕ, Παύλος Δρακόπουλος

var switchTo5x=true; stLight.options({publisher: "a62b7025-1c15-422d-b317-4315738b6bb8"});