Drukowanie nowej tkanki chrzęstnej
Drukowanie 3D dotyczy różnych procesów wykorzystywanych do tworzenia elementów 3D poprzez dodawanie kolejnych warstw. Projekt części, która jest zwykle nieożywiona, jest opracowywany za pomocą oprogramowania CAD. Obecnie naukowcy prezentują kluczowe elementy architektoniczne i strukturalne docelowej tkanki i wykorzystują je do opracowania tuszy biologicznych zawierających komórki tworzące taką tkankę. Tusze biologiczne zawierające komórki to właściwie hydrożele, w których znajdują się substancje symulujące funkcje naturalnej matrycy zewnątrzkomórkowej. W końcu komórek nie można wydobyć z soli fizjologicznej i oczekiwać, że będą stanowiły funkcjonalne tkanki żywe. Trudno jest jednak odtworzyć złożoność matrycy niekomórkowej. W przypadku regeneracyjnych rusztowań dla tkanki chrzęstnej i kości materiały muszą zawierać substancje takie jak fibryna i kolagen. Celem finansowanego przez UE projektu "Bioprinting of novel hydrogel structures for cartilage tissue engineering" (PRINTCART) było uzupełnienie luki w dostępności odpowiednich formuł użytkowych hydrożelu. Poprzez opracowanie nowych formuł użytkowych hydrożelu zarówno na bazie komponentów pochodzenia naturalnego, jak i syntetycznych zostały zrealizowane wszystkie cele projektu. Zachowanie reologiczne zbadano i dostosowano, tak aby formuły użytkowe nadawały się do generowania dobrze zdefiniowanych struktur z wbudowanymi żywymi komórkami za pomocą urządzenia biodrukującego. Udoskonalona została możliwość tworzenia tkanki chrzęstnopodobnej. Aby poprawić właściwości mechaniczne formuł użytkowych hydrożelu zawierającego komórki, badacze opracowali strategię wzmacniania włókien umożliwiającą zastosowanie badań in vivo w warunkach obciążenia. Za pomocą sieciowania inicjowanego światłem zostały również opracowane bezkomórkowe formuły użytkowe, tworzące twardy materiał przypominający gumę. W odpowiedniej temperaturze można go drukować razem z żelami zawierającymi komórki w celu uzyskania wymaganej wytrwałości i sztywności rusztowań tkanek regeneracyjnych. Na koniec można zaprogramować degenerację hydrożeli zgodnie z wymaganiami terapeutycznymi. Uszkodzenia szkieletowej tkanki mięśniowej oraz powiązane choroby są w populacji europejskiej głównym źródłem długotrwałego bólu oraz przyczyną większości zwolnień lekarskich. Oczekuje się, że możliwe będą zastosowania w innych obszarach, w tym w chirurgii plastycznej czy natychmiastowej naprawie skóry wśród żołnierzy. Mają być również przeprowadzone testy farmaceutyczne i toksykologiczne. Nowe formuły użytkowe hydrożelu z możliwością biodrukowania będą miały zatem duże znaczenie społeczno-ekonomiczne.
Słowa kluczowe
Tkanka chrzęstna, biodrukowanie, tkanka, tusze biologiczne, hydrożele, inżynieria tkankowa