Skip to main content

3D Printed Vascular Model-on-Chip Platform with Automated Customization

Article Category

Article available in the folowing languages:

Urządzenia drukowane w 3D mogą zrewolucjonizować badania nad chorobami układu krążenia

Korzystając z interaktywnego oprogramowania do projektowania i drukowania przestrzennego, firma zajmująca się wytwarzaniem bio-tkanek stworzyła konfigurowalne, realistyczne modele służące do modelowania chorób i testowania leków.

Zdrowie

Co roku w wyniku chorób układu krążenia, takich jak zawały i udary mózgu, umiera ponad 14 milionów ludzi. Aby umożliwić leczenie tych chorób, naukowcy i pracownicy służby zdrowia prowadzą badania z wykorzystaniem modeli in vitro i in vivo. Niestety, ponieważ modele te nie oddają w pełni fizjologii człowieka, badania takie często kończą się fiaskiem. Poszukując nowych rozwiązań, wielu naukowców zwraca się ku drukowaniu przestrzennemu w wysokiej rozdzielczości, pozwalającemu na tworzenie „narządów na chipie” (ang. Organ-on-Chip, OoC), czyli urządzeń, które dokładnie odwzorowują środowisko ludzkiego organizmu, umożliwiając modelowanie chorób i testowanie leków. „Druk przestrzenny daje nam możliwość tworzenia organicznie ukształtowanych, bardzo dokładnych, mikroprzepływowych replik naczyń krwionośnych”, mówi Pedro Costa, dyrektor generalny i techniczny Biofabics, portugalskiej firmy specjalizującej się w trójwymiarowych analogach tkanek biologicznych. „Repliki te mogą być wyściełane komórkami i wypełnione krwią, co pozwala naukowcom na badanie zdarzeń podobnych do chorób w środowisku zbliżonym do rzeczywistego”. Nie ulega wątpliwości, że drukowane w 3D urządzenia OoC mają potencjał, aby zrewolucjonizować badania nad chorobami układu krążenia – w jego zrealizowaniu pomaga projekt 3DPRINT-VASCU-CHIP, finansowany przez Unię Europejską. Projekt był koordynowany przez Biofabics i kierowany przez Costę, który otrzymał dodatkowe wsparcie ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie”.

Interaktywne projektowanie urządzeń

Głównym założeniem inicjatywy 3DPRINT-VASCU-CHIP było opracowanie automatycznego systemu do produkcji złożonych, w pełni modyfikowanych urządzeń OoC. „Nasze prace skupiały się przede wszystkim na stworzeniu internetowej platformy oprogramowania, pozwalającej na zautomatyzowanie indywidualnego projektowania urządzeń mikroprzepływowych OoC”, wyjaśnia Costa. „Te projekty urządzeń można by następnie produkować za pomocą druku przestrzennego i wykorzystywać do badania tkanek i chorób układu krążenia”. Owocem tych prac jest Biofabics Toolbox, platforma, na której użytkownicy mogą interaktywnie projektować urządzenia w trzech wymiarach, po prostu określając właściwości szeregu parametrów. Po ukończeniu projektu użytkownik może zamówić gotowe wydrukowane urządzenie. Inicjatywa pozwoliła również na zademonstrowanie wartości dodanej urządzeń oraz ocenę opłacalności komercyjnej całego systemu. „Opublikowaliśmy kilka badań dowodzących, że połączenie narzędzi komputerowych i technologii druku przestrzennego może usprawnić tworzenie zaawansowanych trójwymiarowych modeli tkanek i chorób układu krążenia in vitro”, dodaje Costa.

Zalety współpracy

Opracowana w ramach projektu platforma oprogramowania online jest obecnie dostępna na stronie internetowej Biofabics, na której można zakupić szereg produktów i usług. „Dzięki naszej platformie oprogramowania naukowcy z całego świata mogą wykonywać swoją pracę szybciej, łatwiej, dokładniej oraz z większym stopniem złożoności”, mówi Costa. Costa zauważa, że sukces projektu wynika przynajmniej częściowo ze ścisłej współpracy z kilkoma instytucjami o międzynarodowej renomie, w tym z Uniwersytetem Stanforda w Stanach Zjednoczonych, Uniwersytetem Minho w Portugalii oraz Uniwersytetem w Santiago de Compostela w Hiszpanii. „Projekt pokazuje, co można osiągnąć, gdy firmy i uczelnie przestają pracować samodzielnie, a zamiast tego nawiązują współpracę, aby prowadzić badania na najwyższym poziomie”, podsumowuje uczony. Firma kontynuuje prace nad nowymi narzędziami do indywidualizacji projektowania, między innymi tkanek i narządów.

Słowa kluczowe

3DPRINT-VASCU-CHIP, choroby układu krążenia, drukowanie przestrzenne, narządy na czipie, modelowanie chorób, testowanie leków

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania