Melburno universiteto biomedicinos inžinieriai išrado 3D spausdinimo sistemą arba biospausdintuvą, galintį sukurti struktūras, kurios labai imituoja įvairius žmogaus kūno audinius – nuo minkštųjų smegenų audinių iki kietesnių medžiagų, tokių kaip kremzlės ir kaulai.
Ši pažangiausia technologija vėžio tyrėjams siūlo pažangų įrankį, leidžiantį atkurti konkrečius organus ir audinius, o tai žymiai pagerina naujų farmacinių gydymo būdų prognozavimo ir kūrimo galimybes. Tai atvertų kelią pažangesniems ir etiškesniems vaistų atradimams, nes sumažėtų bandymų su gyvūnais poreikis.
Tyrimas publikuojamas žurnale Gamta.
Melburno universiteto Collins BioMicrosystems laboratorijos vadovas, docentas Davidas Collinsas sakė: „Mūsų metodas leidžia ne tik drastiškai pagerinti spausdinimo greitį, bet ir tam tikrą ląstelių padėties nustatymą spausdintuose audiniuose. Neteisinga ląstelių padėtis yra pagrindinė priežastis, dėl kurios dauguma 3D biospausdintuvų sugenda. sukurti struktūras, kurios tiksliai reprezentuoja žmogaus audinius.
„Kaip automobilio mechaniniai komponentai turi būti tiksliai išdėstyti, kad jie tinkamai veiktų, taip ir ląstelės mūsų audiniuose turi būti tinkamai sutvarkytos. Dabartiniai 3D biospausdintuvai priklauso nuo ląstelių, kurios natūraliai išsilygina be nurodymų, o tai turi didelių apribojimų.
„Kita vertus, mūsų sistema naudoja akustines bangas, kurias sukuria vibruojantis burbulas, kad nustatytų ląsteles 3D spausdintose struktūrose. Šis metodas suteikia ląstelėms būtiną pažangą, kad jos išsivystytų į sudėtingus audinius, esančius žmogaus kūne.”
Dauguma komerciškai prieinamų 3D biospausdintuvų priklauso nuo lėto, sluoksnio gamybos metodo, o tai kelia keletą iššūkių. Šis metodas gali užtrukti kelias valandas, todėl spausdinimo proceso metu gali kilti pavojus gyvų ląstelių gyvybingumui. Be to, atspausdintos ląstelių struktūros turi būti kruopščiai perkeltos į standartines laboratorines plokšteles analizei ir vaizdavimui – tai subtilus žingsnis, dėl kurio gali būti pažeistas šių trapių struktūrų vientisumas.
Melburno universiteto tyrimų grupė apvertė dabartinį procesą, sukurdama sudėtingą optinę sistemą, pakeisdama sluoksnio po sluoksnio metodo poreikį.
Naujoviška technika naudoja vibruojančius burbulus, kad per kelias sekundes atspausdintų 3D ląstelių struktūras, o tai yra maždaug 350 kartų greičiau nei taikant tradicinius metodus ir leidžia mokslininkams tiksliai atkartoti žmogaus audinius naudojant ląstelių skiriamąją gebą.
Dramatiškai sumažinus 3D spausdinimo laiką ir spausdinant tiesiai į standartines laboratorines plokšteles, komanda sugebėjo žymiai padidinti ląstelių išgyvenamumą, tuo pačiu pašalindama fizinio tvarkymo poreikį. Užtikrinti, kad spausdintos struktūros išliktų nepažeistos ir sterilios viso proceso metu.
Ph.D. Studentas Callumas Vidleris, pagrindinis šio darbo autorius, sakė, kad novatoriška technologija jau sukėlė jaudulį medicinos tyrimų sektoriuje.
„Biologai pripažįsta didžiulį biospausdinimo potencialą, tačiau iki šiol jis apsiribojo programomis, kurių našumas labai mažas“, – sakė jis. „Mes sukūrėme savo technologiją, kad pašalintume šią spragą ir siūlome didelę pažangą greičio, tikslumo ir nuoseklumo srityse. Tai sukuria esminį tiltą tarp laboratorinių tyrimų ir klinikinių pritaikymų.
„Iki šiol bendradarbiavome su maždaug 60 tyrėjų iš institucijų, įskaitant Peterio MacCallumo vėžio centrą, Harvardo medicinos mokyklą ir Sloan Kettering vėžio centrą, ir atsiliepimai buvo nepaprastai teigiami.