Του Γιάννη Παλιούρη
Το επόμενο βήμα του 3D printing περιλαμβάνει την ενσωμάτωση βιολογικών παραγόντων σε ιατρικές συσκευές, ανοίγοντας νέους δρόμους στη διάγνωση και θεραπεία ασθενειών.
Διεπιστημονική ομάδα ερευνητών στο MIT ανέπτυξε μια μέθοδο εκτύπωσης τρισδιάστατων αντικειμένων ενσωματώνοντας σε αυτά ζωντανούς οργανισμούς με προβλέψιμους τρόπους. Το σύστημα περιγράφεται σε δημοσίευση της επιθεώρησης Advanced Functional Materials και πρόκειται για τεχνική που στόχο έχει την τρισδιάστατη εκτύπωση βιοϊατρικών εργαλείων με ζωντανά κύτταρα τα οποία θα παράγουν διαγνωστικές ή θεραπευτικές ουσίες.
Στις δοκιμές η ομάδα από το ΜΙΤ χρησιμοποίησε γενετικά τροποποιημένα βακτήρια E. Coli, καθώς αναπτύσσονται γρήγορα. Ωστόσο σύμφωνα με τους ερευνητές μπορούν να χρησιμοποιηθούν και άλλοι οργανισμοί, κάτι που θα διευρύνει και τις εφαρμογές της μεθόδου στην πράξη.
Η εκτύπωση είναι μια διαδικασία δύο σταδίων και παράγει υβριδικά υλικά με «ζωντανά» και ανόργανα στοιχεία. Σε πρώτη φάση ένας απλός 3D εκτυπωτής του εμπορίου παράγει μια βάση από ρητίνες. Πάνω στη βάση προστίθεται το ζωντανό στρώμα: μια επιφανειακή επικάλυψη υδρογέλης, ένα ζελατινώδες υλικό που αποτελείται κυρίως από νερό και βιολογικά επεξεργασμένα βακτήρια.
Το επίτευγμα των ερευνητών του ΜΙΤ είναι ότι κατόρθωσαν να ενσωματώσουν το βιολογικό υλικό στη ρητινούχα βάση με απόλυτα ελεγχόμενο τρόπο. Στη συγκεκριμένη περίπτωση τα βακτήρια E.Coli λειτουργούν ως «σηματοδότες». Συγκεκριμένα, η αλληλεπίδρασή τους με κάποια μικρόβια πυροδοτεί συγκεκριμένα χρώματα ή φθορισμό. Με τον τρόπο αυτό ένας γιατρός θα μπορεί να καταλάβει άμεσα από ποιο μικρόβιο έχει προσβληθεί ο ασθενής, χωρίς να χρειάζονται πολύπλοκες και χρονοβόρες εξετάσεις.
Στόχος των ερευνητών είναι η δημιουργία ενός αξιόπιστου και ισχυρού εργαλείου με ενσωματωμένα ζωντανά βιολογικά στοιχεία, τα οποία θα ενεργοποιούνται όταν έρχονται σε επαφή με βακτήρια, μικρόβια ή χημικές ουσίες. Σε πρώτη φάση τα στοιχεία αυτά θα «δείχνουν» απλώς τον εισβολέα. Μελλοντικά η ενεργοποίησή τους θα συνοδεύεται από την εξαπόλυση αντιμέτρων ώστε να τον καταπολεμήσουν.
Η ομάδα του ΜΙΤ περιλάμβανε ειδικούς από τη βιολογία, τη βιοϊατρική και την επιστήμη των υπολογιστών, ώστε να καταστεί δυνατή η δημιουργία ενός υλικού που να παρέχει προβλέψιμο σχεδιασμό της βιολογικής συμπεριφοράς σε όλο το εκτυπωμένο αντικείμενο. Ουσιαστικά οι ερευνητές αξιοποίησαν την πολλά υποσχόμενη μέθοδο της βιοεκτύπωσης, μια τεχνική που αποκτά δημοτικότητα για τις δυνατότητες που παρέχει στην ενθυλάκωση ζωντανών κυττάρων σε ανόργανα υλικά.
Η τεχνητή δημιουργία ανθρώπινου δέρματος, ιστών και εσωτερικών οργάνων φαντάζει ως η πιο ελπιδοφόρα απάντηση στην έλλειψη δωρητών. Αν και πρόκειται για τεχνολογία που βρίσκεται ακόμα στα σπάργανα, το μέγεθος της παγκόσμιας αγοράς βιοεκτύπωσης προβλέπεται να αγγίξει τα δύο δισεκατομμύρια δολάρια το 2023, καταγράφοντας μέσο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης 24,59%.
