Výzkumný tým, který vedl nanoinženýr Shaochen Chen, pokročil ve zvládnutí jedné z největších současných výzev pro tkáňové inženýrství. Tu představuje vytvoření umělých tkání a celých orgánů s funkčním cévním systémem, který by po transplantaci do těla pacienta mohl fungovat podobně jako živé cévy.
O něco takového se odborníci snaží už dlouho. Dosavadní 3D tisk umělých cév je ale pomalý, drahý a hodí se obvykle jenom k produkci jednoduchých struktur, jako jsou jednotlivé cévy. Takto vytvořené cévy také obvykle nejsou schopné se dobře začlenit do krevního oběhu pacienta.
Fungující cévní systém přitom potřebují prakticky všechny tkáně a orgány. Neschopnost vytvořit vhodný systém umělých cév se tak stala velkou překážkou ve vývoji a produkci umělých orgánů. Orgánů pro transplantace je stále velký nedostatek, proto by se umělé orgány velice hodily.
Chenův tým vyvinul novou technologii pro biotisk, k němuž si postavili vlastní speciální 3D tiskárny. Tímto postupem mohou rychle tisknout 3D mikrostruktury, které blízce připomínají cévní systémy živých tkání.
A jak takový 3D biotisk probíhá? Badatelé nejprve vytvoří 3D model požadované biologické struktury na počítači. Pak počítač přenese 2D snímky z tohoto modelu na miliony mikroskopických zrcadel, která jsou ovládána počítačem tak, aby vznikl obraz 2D snímku v podobě UV záření.
Takto uspořádané UV paprsky poté září do roztoku, který obsahuje živé buňky a spolu s nimi polymery citlivé na světlo. Polymery působením UV záření ztvrdnou a vytvoří jednou vrstvu výsledné struktury. 3D tiskárna tímto způsobem rychle tiskne jednu vrstvu 3D modelu za druhou. Vznikne tak 3D polymerová struktura, která obsahuje spoustu živých buněk. Z nich nakonec vznikne biologická tkáň.
Chen a spol. tisknou velmi detailní mikrostruktury cévního oběhu v extrémně vysokém rozlišení. Nejlepší je, že celý proces trvá jen pár sekund. Proti současným metodám biotisku, jimiž se i úplně jednoduché struktury obvykle tisknou celé dlouhé hodiny, to je dost pronikavé zlepšení. Nemluvě o tom, že postup Chenova týmu není drahý a vzniklé struktury se snadno začlení do těla pacienta. Umělé orgány pro transplantace jsou zase o něco blíž.
Zdroj: UC San Diego
