Hibridni bioprinter stvara kapilarne mreže tanje od 10 mikrometara

Napredak u biomedicinskom inženjerstvu nastao je stvaranjem hibridnog bioprintera koji je sposoban proizvesti kapilarne mreže tanje od 10 mikrometara. Ova inovacija, postignuta kroz zajednički napor koji je predvodio Yanliang Zhang, profesor naprednih materijala i proizvodnje na Sveučilištu Notre Dame, označava kritičnu prekretnicu u potrazi za razvijanjem potpuno funkcionalnih organa uzgajenih u laboratoriju.

Trenutno više od 100.000 osoba u Sjedinjenim Državama čeka na transplantaciju organa, a novi kandidati se dodaju na listu čekanja svakih deset minuta. Unatoč uspješnim transplantacijama, primatelji se suočavaju s doživotnim izazovima, uključujući potrebu za imunosupresivnim lijekovima koji povećavaju rizik od infekcije i stalnu prijetnju odbacivanja organa. Bioprinting, čiji je cilj stvaranje tkiva i organa iz vlastitih stanica pacijenta, dugo se smatrao potencijalnim rješenjem za ova pitanja. Međutim, jedna od najtrajnijih prepreka bila je točna replikacija složenih krvnih žila koje snabdevaju tijelo kiseonikom i hranjivim tvarima.

Kapilari, najmanji i najbrojniji krvni sudovi, igraju ključnu ulogu u održavanju održivosti inženjeriranih tkiva. Njihova sposobnost da isporuče supstance koje održavaju život svakoj stanici čini ih neophodnim, ali je poznato da su izazovni za repliciranje u laboratorijskim uvjetima. Tradicionalne metode bioprintinga se bore za proizvodnju kapilara manjih od 10 mikrometara, koji su znatno tanji od ljudske dlake. To ograničenje ometalo je napredak u stvaranju složenih, potpuno funkcionalnih organa. Zhang i njegov tim riješili su ovaj izazov razvijajući hibridni pristup bioprintinga koji kombinira dvije različite tehnike 3D tiskanja.

Proces počinje ekstrudiranjem mekog, gelovitog skela koji je dizajniran da oponaša mehanička svojstva izvornog tkiva. Nakon što se ova osnovna struktura formira, tanki pramenovi želatine uvode se pomoću aerosolnog jet printinga (AJP).

Manipulacijom protoka tinte i okolnih plinova, istraživači mogu dinamički prilagoditi dimenzije ispisanih kanala, postižući rezolucije u rasponu od stotina mikrometara do samo nekoliko mikrometara.

Ova integracija značajno smanjuje fazu pokušaja i pogreške koja se obično povezuje s bioprintingom, omogućujući brže i dosljednije rezultate. Rezultatne su vaskularne mreže, sastavljene od jednodimenzionalnih, dvodimenzionalnih i trodimenzionalnih konfiguracija, uspješno bile obložene živim stanicama, pokazujući njihov potencijal za integraciju u veće strukture tkiva. Uspeh ove metode predstavlja veliki korak naprijed u području regenerativne medicine, približavajući znanstvenike cilju stvaranja održivih, transplantabilnih organa u laboratoriju.

Kako se istraživanje nastavlja, fokus će se vjerojatno prebaciti na povećanje tehnologije i testiranje njezine učinkovitosti na složenijim modelima tkiva.