Miniaturní 3D tiskárna umí pracovat přímo v žaludku. Zahladí vám vředy

Dlouhodobý stres, špatná strava a jiné faktory mohou přispívat k tvorbě žaludečních vředů. Toto poškození sliznice žaludku je čím dál častější a léčba nemusí být vždy úplně úspěšná. Vědci nyní testují léčbu vředů pomocí 3D tisku, miniaturní biotiskárna by měla ukládat živé buňky rovnou do poškozených míst. Tiskne totiž přímo v těle.

3D tiskárny pokládají jednu vrstvu materiálu za druhou, aby vytvořily plastickou strukturu. Na stejném principu bio-tiskárny produkují živé buňky a vytvářejí celé tkáně či orgány. Cílem čínských vědců vyvíjejících biotiskárny není ale aktuálně vytvořit celé orgány. Schopnost vytvořit funkční umělé srdce nebo ledviny je pořád v oblasti sci-fi. Mnohem více se realitě blíží zapojení biotisku do tvorby jednodušších struktur, například kostních štěpů. Takové živé tkáně jsou nicméně tištěny mimo tělo a vyžadují následný chirurgický zákrok. Každý invazivní operační zákrok do těla může ovšem zvýšit riziko infekce a prodlouží dobu zotavení.

Metoda by mohla být přelomová také při léčbě kýly či neplodnosti způsobené poruchou vaječníků.

Vědci tedy hledali způsob, jak se invazivním zákrokům vyhnout, a zkusili buňky tisknout přímo v těle. Napadlo je použít současné minimálně invazivní chirurgické techniky k zavedení biotiskáren přímo do pacientova těla (in vivo). Tiskárna by tedy pokládala nové tkáně přímo tam, kam by ji chirurgové umístili. Taková metoda by mohla být přelomová také při léčbě kýly či neplodnosti způsobené poruchou vaječníků. Čínští vědci si ovšem nejdříve dali za úkol zlepšit léčbu žaludečních vředů. Nejdříve se přitom inspirovali vývojem mikrorobotů.

Robůtek s tiskárnou

Robot, kterého vytvořili, má šířku 30 milimetrů a délku 43 milimetrů ve složeném stavu. Jakmile se dostane do těla pacienta, rozvine se na délku 59 milimetrů a může začít tisknout. Systém je výhodný v tom, že robot uvnitř těla vytiskne větší plochu, a tisk je tedy rychlejší.

Mikrorobot úspěšně doputoval do modelu žaludku a pustil se do tisku lidské žaludeční výstelky a buněk žaludečních svalů.

Při testování této metody byl robot vložen do endoskopu, tedy do nechvalně známé trubice, jež se používá k prohlížení vnitřních dutin v těle. Mikrorobot úspěšně doputoval do modelu žaludku a pustil se do tisku lidské žaludeční výstelky a buněk žaludečních svalů. Vytištěné buňky se množily a byly životaschopné ještě 10 dní po pokusu. Autor studie, profesor bioinženýrství Pekingské univerzity Tao Xu, nyní usiluje o to, aby se dal robot zmenšit na 12 milimetrů a vybavit kamerami.

Chce to i správný bioinkoust

Velikost robota není jediný problém, se kterým se profesor Xu a jeho tým potýká. Gely s živými buňkami, které slouží jako „náplň do tiskárny“, jsou stabilní pouze v nízkých teplotách a v lidském těle se stávají příliš tekutými na to, aby vytvořily pevnější struktury. Tkáňové inženýrství se ale vyvíjí a nedávno už se objevil jiný gel, který dokáže držet tvar při tělesné teplotě.

Tištěné biostruktury by mohly navíc nést i léky na podporu hojení rány a prevenci zanesení infekce.

Pochopitelně největší výzva a problém spočívají v tom, jak propojit buňky původní v lidské tkáni s těmi novými vytištěnými. Testování momentálně probíhá na kuřecích prsou, kde vědci studují hojení na tkáni. 3D tiskárna vnese malou kapku bioinkoustu do propíchnuté živé tkáně, a tím se vytvoří upevňující kotva. Potom se začne opatrně táhnout vlákno od kotvy a pokládají se další a další buňky na vnější stranu tkáně.

Vědci otevřeně přiznávají, že touto metodou pravděpodobně nikdy nebude možné tisknout složité orgány. Může ale sloužit jako rozšíření možností stávajících operací. Tištěné biostruktury by mohly navíc nést i léky na podporu hojení rány a prevenci zanesení infekce.