Specialiştii în biomedicină de la Universitatea din Melbourne (Australia) au inventat un sistem de imprimare 3D (o bioimprimantă), capabil să fabrice structuri care imită fidel diversele ţesuturi din corpul uman, de la ţesutul moale al creierului la materiale mai dure precum cartilajul şi osul.
Această tehnologie de ultimă oră oferă cercetătorilor în domeniul cancerului un instrument avansat de replicare a unor organe şi ţesuturi specifice, îmbunătăţind semnificativ potenţialul de predicţie şi dezvoltare a unor noi terapii farmaceutice.
Reuşita ar putea deschide calea pentru descoperirea de medicamente mai avansate, cu proceduri etice, reducând necesitatea testelor pe animale.
Un articol care descrie sistemul 3D a fost publicat în revista Nature.
„Pe lângă îmbunătăţirea drastică a vitezei de imprimare, abordarea noastră permite un anumit grad de poziţionare a celulelor în ţesuturile imprimate. Poziţionarea incorectă a celulelor este un motiv important pentru care majoritatea bioimprimatoarelor 3D nu reuşesc să producă structuri care să reprezinte cu exactitate ţesutul uman", a declarat într-un comunicat prof. David Collins ;eful laboratorului de biologia microsistemelor de la Universitatea din Melbourne.
La fel cum o maşină necesită ca componentele sale mecanice să fie aranjate cu precizie pentru a funcţiona corect, la fel şi celulele din ţesuturile uman trebuie să fie organizate corect, explică specialistul. Bioimprimantele 3D actuale depind de alinierea naturală a celulelor fără ghidare, ceea ce prezintă limitări semnificative.
„Sistemul nostru, pe de altă parte, utilizează unde acustice generate de o bulă care vibrează pentru a poziţiona celulele în cadrul structurilor imprimate 3D. Această metodă oferă startul necesar pentru ca celulele să se dezvolte în ţesuturile complexe întâlnite în corpul uman”, a precizat cercetătorul australian.
Majoritatea bioimprimantelor 3D disponibile în comerţ se bazează pe o abordare lentă, de fabricare strat cu strat, care prezintă mai multe provocări.
Această metodă poate dura ore pentru a finaliza un produs, punând în pericol viabilitatea celulelor vii în timpul procesului de imprimare. În plus, odată imprimate, structurile celulare trebuie transferate cu grijă în vase standard de laborator pentru analiză şi imagistică - o etapă delicată care riscă să compromită integritatea acestor structuri fragile.
Echipa de cercetare de la Universitatea din Melbourne a răsturnat complet procesul actual prin dezvoltarea unui sistem sofisticat bazat pe optică, înlocuind necesitatea unei abordări strat cu strat.
Tehnica inovatoare utilizează bule care vibrează pentru imprimarea 3D a structurilor celulare în doar câteva secunde, ceea ce este o metodă de aproximativ de 350 de ori mai rapidă decât cele tradiţionale şi permite cercetătorilor să reproducă cu acurateţe ţesuturile umane cu rezoluţie celulară.
Prin reducerea drastică a timpului de imprimare 3D şi prin imprimarea direct în vase de laborator standard, echipa a reuşit să crească semnificativ rata de supravieţuire a celulelor, eliminând în acelaşi timp necesitatea manipulării fizice, asigurându-se că structurile imprimate rămân intacte şi sterile pe tot parcursul procesului.
Studentul la doctorat Callum Vidler, autorul principal al acestei lucrări, a declarat că tehnologia revoluţionară a generat deja entuziasm în sectorul cercetării medicale.
„Biologii recunosc potenţialul imens al bioimprimării, dar, până acum, acesta a fost limitat la aplicaţii cu un randament foarte scăzut”, spune el.
„Am dezvoltat tehnologia pentru a aborda această lacună, oferind progrese semnificative în ceea ce priveşte viteza, precizia şi consecvenţa, ceea ce creează o punte crucială între cercetarea de laborator şi aplicaţiile clinice", spune cercetătorul.
Până în prezent, echipa a implicat interacţiuni cu peste 60 de cercetători din instituţii precum Centrul de cancer Peter MacCallum, din Australia, facultatea de medicină a universităţii americane Harvard şi Centrul de cancer Sloan Kettering din New York, iar feedback-ul acestora a fost extrem de pozitiv, spun autorii.
