Oamenii de ştiinţă au făcut un pas major înainte pentru dezvoltarea tehnicii de bioimprimare 3D a organelor umane funcţionale, după ce cercetătorii au conceput o metodă de reconstruire a componentelor inimii umane, conform unui studiu publicat în "Science".
Cercetătorii de la Universitatea Carnegie Mellon au dezvoltat o versiune avansată a tehnologiei Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH), pentru a printa 3D colagen într-un model de o complexitate fără precedent pentru a construi astfel componente ale inimii umane, de la mici vase de sânge până la valvele şi ventriculi ce pulsează.
"Avem acum abilitatea de a construi componente ce prezintă proprietăţi cheie structurale, mecanice şi biologice ale ţesuturilor native. Încă sunt multe provocări de depăşit pentru a ajunge la organe printate 3D, dar această cercetare reprezintă un pas înainte major", a spus prof. Adam Feinberg, cercetător principal de la Carnegie Mellon, citat de eurekalert.org.
Chiar dacă tehnica de bioprintare 3D a făcut progrese importante, printarea directă a celulelor vii şi biomaterialelor uşoare s-a dovedit a fi dificilă. Un obstacol cheie este susţinerea materialelor biologice uşoare şi dinamice în timpul procesului de printare, pentru a ajunge la rezoluţia şi fidelitatea necesare pentru creearea structurii şi funcţiei complexe 3D.
FRESH foloseşte o abordare de printare încorporată ce rezolvă această provocare prin folosirea unui gel de susţinere temporară, ceea ce face posibilă printarea 3D a eşafoadelor complexe prin utilizarea colagenului în forma lui nativă nemodificată. În trecut, cercetătorii au fost limitaţi din cauză că materialele uşoare erau dificil de printat cu o fidelitate ridicată dincolo de câteva straturi în înălţime, deoarece se încovoiau.
Conduşi de coautorii principali şi cofondatorii de la FluidForm (sub a căror licenţă se află FRESH), Andrew Lee şi Andrew Hudson, cercetătorii au depăşit aceste obstacole prin dezvoltarea unei abordări ce foloseşte schimbări rapide ale pH-ului pentru a conduce ansamblul colagenului.
Inimile bioprintate 3D FRESH s-au bazat pe RMN uman şi au reprodus precis structura anatomică specifică pacientului. Ventriculii cardiaci mai mici printaţi cu cardiomiocite umane au prezentat contracţii sincronizate, propagarea potenţională a acţiunii direcţională şi îngroşarea pereţilor cu pânâ la 14% în timpul sistolei. Totuşi încă mai există provocări, inclusiv generarea a miliarde de celule necesare pentru a printa 3D ţesuturi mai mari, atingerea producţiei necesare şi procesul de reglementare încă nedefinit pentru utilizarea clinică.
În timp ce inima umană a fost folosită pentru a dovedi că tehnica de printare prin metoda FRESH a colagenului şi a altor biomateriale uşoare este o platformă cu potenţialul de a construi eşafoade avansate pentru o gamă largă de ţesuturi şi sisteme de organe.
"FluidForm este extraordinar de mândră de cercetarea efectuată. Tehnica FRESH dezvoltată la Universitatea Carnegie Mellon permite cercetătorilor în bioprintare să obţină structură, rezoluţi, fidelitate fără precedent, ceea ce va permite un salt înainte în acest domeniu. Suntem foarte încântaţi să facem această tehnologie disponibilă cercetătorilor de peste tot", a spus CEO-ul de la FluidForm, Mike Graffeo.
FluidForm comercializează tehnologia FRESH prin primul său produs, gelul de susţinere pentru bioprintare LifeSupport(TM), ceea ce le permite cercetătorilor din toată lumea un acces la printarea 3D cu performanţe înalte a colagenului, celulelor şi a unei game largi de biomateriale.
