Více než 4000 pacientů ve Spojených státech čeká na transplantaci srdce a miliony dalších po celém světě ji nutně potřebují. Potřeba náhradních orgánů je obrovská a spolu s tím poptávka po nových metodách vývoje replik, které jsou schopny nefunkční orgány nahradit.

Výzkumný tým z Carnegie Mellon University publikoval výsledky své práce, popisující novou techniku, která umožňuje 3D tisk tkáňového kolagenu, hlavního strukturního proteinu v lidském těle. Metoda zvaná FRESH tak posouvá tkáňové inženýrství o krok blíže k možnosti 3D tisku plnohodnotného lidského srdce.

Vraťme se však na okamžik zpátky k učebnici biologie. Každý z orgánů v lidském těle je sestaven ze specializovaných buněk, které jsou drženy pohromadě lešením, zvaným extracelulární matrix. Tato síť proteinů poskytuje oporu celému orgánu a napomáhá přenosu signálů v rámci jednotlivých buněk. Ta je pro funkčnost orgánu nezbytná. Doposud však nebylo možné tuto komplexní architekturu extracelulárních proteinů pomocí dosavadních technik 3D tisku vystavět.

„Dokázali jsme vytisknout jednotlivé části srdce, které společně dokážou fungovat,“ říká Adam Feinberg, profesor biomedicínského inženýrství na Carnegie Mellon, jehož laboratoř se této práci věnovala.

„Kolagen je nesmírně žádoucí biomateriál pro 3D tisk, jelikož je součástí doslova každé tkáně v lidském těle,“ vysvětluje Andrew Hudson, PhD student ve Feinbergově laboratoři a spoluautor práce. „3D tisk kolagenu je však z důvodu své tekutosti velmi náročný, jelikož za použití dosavadních technik tvoří kaluže a není schopen zaujmout potřebný tvar. Metoda FRESH tento problém s úspěchem vyřešila.“

Bioprintingová metoda FRESH umožňuje, aby se kolagen ukládal vrstvu po vrstvě v podpůrné gelové lázni. Kolagen tak stihne ztuhnout v požadované formě dříve, než z ní stačí uniknout. Nosný gel, tvořící jakési „lešení“ pro tisk kolagenu, je následně roztaven a bez poškození tištěné struktury odstraněn. Celý proces vysvětluje následující video.

Metoda FRESH tak umožňuje tisk kolagenového lešení ve velkém měřítku, které představují například lidské orgány. Vzhledem ke skutečnosti, že extracelulární matrix není tvořena pouze kolagenem, není ani metoda FRESH omezena pouze na jeho produkci, ale i na řadu dalších, jako fibrin, alginát, nebo kyselinu hyaluronovou.

Technika, vzniknuvší na půdě Carnegie Mellon University nenese potenciál využití pouze v produkci umělých orgánů, ale také v regeneraci poškozených tkání.

Zdroj: ScienceDaily