W dzisiejszych czasach drukarki 3D są używane do produkcji wszelkiego rodzaju zabawek i dekoracji. Biżuteria drukowana w 3D i inne elementy mody stają się gorącym nowym trendem. Wszystko to jest ekscytujące i innowacyjne, ale co by było, gdyby tę technologię można było wykorzystać w bardziej znaczący sposób? Możliwości są badane tylko ułamkiem tego, czym mogą być w najbliższej przyszłości. Nauka jest bliska znalezienia sposobów na obejście braku narządów dostępnych do przeszczepów i przeszczepów. Chociaż w przeszłości istniały biodrukarki, nadal istnieje wiele wyzwań. Niemożność utrzymania komórek przy życiu wystarczająco długo, aby je przeszczepić, zahamowała rozwój koncepcji.
Wejdź do drukarki 3D
Do tej pory postępy medyczne obejmują: Wydrukowano w 3D narządy, takie jak sztuczne serce, uszy, a nawet tkanka kostna. Dlaczego więc nie części oczu? Na całym świecie miliony ludzi cierpi na utratę wzroku spowodowaną chorobami oczu. Zubożałe kraje często mają infekcje wirusowe, które powodują uszkodzenie rogówki, a jeśli nie są leczone, ślepotę. Czy moglibyśmy wykorzystać technologię oferowaną przez druk 3D do tworzenia replik rogówek? Prawdopodobieństwo, że nastąpi to wcześniej niż później, jest wysokie. Ten typ drukarki wymaga tuszu do działania. Obecnie naukowcy łączą alginian (środek żelujący wyekstrahowany z wodorost) z białkami kolagenu w celu stworzenia biotuszu. Atrament musi być „żywy”, aby połączyć się z komórkami człowieka. Musiałoby to umożliwić proliferację tkankom łącznym, aby ludzkie ciało mogło przyjąć i zintegrować materiały protetyczne. Odpowiedzią na wytwarzanie tego typu „żywego” materiału wydają się być komórki macierzyste.
Ekspansja komórek została już udowodniona w innych rodzajach protetyki. Jednak bez stałego zaopatrzenia naczyń krwionośnych komórki te mogą żyć tylko przez ograniczony czas. Naukowcy szukają sposobów na zapewnienie życia komórek poprzez proces drukowania, a nawet więcej. Na razie biożele i „części zamienne” pokazały niezwykły sposób na produkcję sztucznego podwozia. Żywe komórki w tym podwoziu zaczynają tworzyć własną bio-siatkę i trzymać się razem. Z czasem sztuczna materia (często formy silikonu i plastiku medycznego) zanika lub rozprasza się, pozostawiając na swoim miejscu tylko materię biologiczną. Chociaż obiekt wydrukowany w 3D zapewnia początkową strukturę implantu, same komórki tworzą rodzaj matrycy zdolnej do zachowania swojego kształtu.
Interesujące również: Mamo, czy mogę być cyborgiem?
Drukowanie 3D ludzkich rogówek
Wytwarzanie nowej tkanki lub nawet komórek chrząstki i kości może ostatecznie naśladować resztę ludzkiego ciała. W testach z myszami laboratoryjnymi wszczepione fragmenty czaszki wykazały, że są w stanie wyhodować własną tkankę kostną wraz z dopływem krwi. A dzięki wydrukowanym w 3D implantom mięśniowym myszy rozwinęły tkanki nerwowe. Ten nowy wzrost zajęło tylko dwa tygodnie. Chociaż testy nie zostały jeszcze przeprowadzone na ludziach, pokazuje to możliwość przeprowadzenia dalszych badań.
Implanty rogówkowe działałyby w ten sam sposób. Ale czy mięśnie lub mocna masa kostna byłyby łatwiejsze do wytworzenia niż tkanki, które trzeba „postrzegać”? Struktura oka musi nie tylko poruszać się i zachowywać swój kształt, ale także pomagać osobie widzieć. Czy mózg ponownie połączy się z implantem rogówkowym, aby zapewnić funkcjonalny wzrok? Gdyby inżynierowie mogli udoskonalić atrament do drukowania 3D, tkanki rozrodcze prawdopodobnie byłyby w stanie „myśleć” same za pomocą ludzkiego mózgu. Podobnie jak implant ślimakowy (urządzenie chirurgicznie osadzone za uchem, aby pomóc w utracie słuchu i głuchoty) uczy się ponownie łączyć z mózgiem w celu interpretowania dźwięków, struktura oka prawdopodobnie byłaby w stanie robić podobne.
Wkrótce rogówki wydrukowane w 3D mogą rozwiązać problem oczekiwania na zgodnego dawcę ludzkiego. Od komputera, przez dyszę do oka, nauka tworzy rozwiązania medyczne, o których kiedyś myśleliśmy, że są możliwe tylko w filmach science-fiction. Jak długo potrwa do tzw. cyborgi chodzić wśród nas? Tylko czas powie.
YouTube: Pierwsza na świecie ludzka rogówka druku 3D na Uniwersytecie Newcastle
Źródło zdjęcia: Obraz fabularny „niebieskie oczy” zostało zrobione przez Anję Osenberg.
Źródło: Załoga Bec (Alert Naukowy) / Davida Nielda (Alert Naukowy) / Artykuł w ScienceDaily 1, 2
Uwaga redakcyjna: Obraz fabularny nie jest powiązany z badaniami wspomnianymi w tym artykule ze względu na brak mediów dostępnych dla prasy.
