Tehnologia de imprimare 3D a evoluat spectaculos de la debutul său în anii 1980, devenind un instrument indispensabil în numeroase industrii. În prezent, însă, cercetători precum bioinginerul italian Dr. Riccardo Levato explorează utilizări complet noi și revoluționare ale acestei tehnologii.
Ce-ar fi dacă, pe lângă piese auto și obiecte decorative, am putea crea organe umane sau repara țesuturi prin imprimarea celulelor vii?
Dr. Levato, profesor asociat în biofabricare și medicină regenerativă la Universitatea Utrecht și Centrul Medical Universitar Utrecht din Olanda, coordonează un consorțiu internațional de cercetători din Belgia, Italia, Suedia, Elveția și Olanda. Acest grup, finanțat de Uniunea Europeană, lucrează la un proiect ambițios: dezvoltarea unui pancreas miniatural, imprimat 3D din celule umane.
Proiectul ENLIGHT, care se desfășoară între 2021 și 2025, își propune să îmbunătățească metodele de testare a tratamentelor pentru diabet și, într-o zi, să ofere posibilitatea de a crea organe umane în laborator, gata pentru transplanturi.
Reconstrucția pancreasului
Un element esențial în această cercetare îl reprezintă celulele stem – celule versatile care pot deveni orice tip de țesut uman, cum ar fi mușchi, sânge sau creier, în funcție de semnalele pe care le primesc.
Primele experimente s-au concentrat pe crearea de celule producătoare de insulină, derivate din celule stem. Cu toate acestea, transplantul acestor celule direct în pancreasul bolnav oferă doar un ajutor temporar, din cauza lipsei unui suport structural.
Fără o structură, vascularizare sau material protector adecvat, aceste celule nu supraviețuiesc pe termen lung. Procedura trebuie repetată periodic, ceea ce limitează eficacitatea sa.
Pentru a rezolva această problemă, echipa ENLIGHT a creat țesuturi tridimensionale, complete cu vase de sânge, folosind bioprintarea celulelor vii. Procesul este extrem de delicat, deoarece celulele sunt fragile și nu pot rezista metodelor tradiționale de imprimare.
Imprimare cu ajutorul luminii
Cercetătorii folosesc geluri speciale, bogate în apă, numite bio-cerneluri, pentru a susține și proteja celulele în timpul imprimării. În loc să preseze materialul printr-o duză, ca în imprimantele 3D obișnuite, echipa utilizează lumina pentru a modela țesuturile.
Practic, se proiectează o hologramă luminoasă a organului direct în interiorul gelului.
Lumina solidifică doar zonele dorite, restul gelului rămânând lichid și fiind eliminat ulterior. Celulele sunt integrate într-o matrice gelatinoasă, care imită structura naturală a țesuturilor. Ulterior, acestea sunt stimulate să se transforme în celule producătoare de insulină prin expunerea la lumină cu lungimi de undă specifice.
Teste și perspective
Implanturile 3D sunt testate în prezent în laborator, iar cercetătorii speră că organoidele create astfel vor deveni standard în testarea medicamentelor până la sfârșitul deceniului. Totuși, dezvoltarea unor organe bioprintate pregătite pentru transplant uman va necesita mai mulți ani de cercetare.
Viitorul bioprintării 3D
Deși bioprintarea pe scară largă, pentru organe umane sau alimente, necesită încă numeroase îmbunătățiri tehnologice, potențialul său de a transforma medicina și industria alimentară este imens. Această tehnologie deschide o nouă eră, în care granițele dintre știință și etică sunt regândite în mod inovator.