Βιοτεχνολογία

3D βιοεκτυπώσεις ανθρωπίνων ιστών & οργάνων: Από τη σφαίρα της φαντασίας στη σφαίρα της πραγματικότητας

3D βιοεκτυπώσεις ανθρωπίνων ιστών & οργάνων: Από τη σφαίρα της φαντασίας στη σφαίρα της πραγματικότητας

H βιολογική εκτύπωση είναι μια μέθοδος που επιτρέπει την κατασκευή κυτταρικών δομών και ιστών από «βιολογικά μελάνια» που περιέχουν βλαστοκύτταρα.

Στοιβάδα τη στοιβάδα, το βιοϋλικό εναποτίθεται για τη δημιουργία δέρματος, ιστού ή ακόμα και οργάνου.

Τα παράγωγα της βιολογικής εκτύπωσης αναπτύσσονται και κάθε νέο επίτευγμα είναι ένα βήμα πιο κοντά στο να αποτελεί μια πλήρως λειτουργική και βιώσιμη βιολογική μονάδα.

Τα εργαστήρια και τα ερευνητικά κέντρα επιχειρούν την βιολογική εκτύπωση ανθρώπινου ήπατος, νεφρών, καρδιάς, δέρματος, πτερυγίου ωτός.

Ο στόχος είναι οι «εκτυπώσεις» αυτές να καταστούν κατάλληλες για μεταμόσχευση και να αποτελέσουν βιώσιμες μακροπρόθεσμα λύσεις“, αναφέρει η κ. Αικατερίνη Τρικκαλινού  MD, PHDC, Παθολόγος μετεκπαιδευθείσα στον Σακχαρώδη Διαβήτη, Επιμελήτρια Διαβητολογικού-Καρδιομεταβολικού Κέντρου -Metropolitan Hospital.

Αικατερίνη Ν. Τρικκαλινού, MD, PhDc,

Στην πραγματικότητα, αυτή η μέθοδος θα μπορούσε να επιτρέψει την αντιμετώπιση της έλλειψης δωρητών οργάνων και την καλύτερη μελέτη και κατανόηση ορισμένων ασθενειών.

“Προφανώς χρειάζονται περισσότερες μελέτες και βελτιώσεις προκειμένου να καταστούν βιολογικά πλήρως ενεργά αλλά προς το παρόν μελετώνται πολυάριθμα προγράμματα βιολογικής εκτύπωσης, συμπεριλαμβανομένων τρισδιάστατων τυπωμένων οργάνων και άλλων τμημάτων του ανθρώπινου σώματος“, σημειώνει η κ. Τρικκαλινού.

fantasia 01

Βιολογική τρισδιάστατη εκτύπωση καρδιάς

Τον περασμένο Απρίλιο, μια ομάδα Ισραηλινών ερευνητών παρουσίασε μια βιοτυπωμένη καρδιά σε μέγεθος κερασιού.

Το όργανο, που αποτελείται από κύτταρα, αιμοφόρα αγγεία, κοιλίες και θαλάμους είναι μια αρχή για την κατασκευή τεχνητής καρδιάς.

Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια υδρογέλη από τον λιπώδη ιστό ασθενούς, προκειμένου να μειώσουν τον κίνδυνο απόρριψης μόλις αυτή η καρδιά μεταμοσχευθεί.

Η διαδικασία εκτύπωσής της υπολογίζεται ότι έχει διάρκεια μόνο 3 έως 4 ώρες.

Η καρδιά δεν είναι μεγαλύτερη από την καρδιά του κουνελιού, αλλά είναι μια ενθαρρυντική αρχή.

Παράλληλα, μια αμερικανική εταιρεία κατάφερε να εκτυπώσει μια μικρογραφία ανθρώπινης καρδιάς με κοιλίες και κοιλότητες.

fantasia 02

Βιολογική τρισδιάστατη εκτύπωση νεφρού

Το 2011, παρουσιάστηκε για πρώτη φορά ένας τρισδιάστατος βιοτυπωμένος νεφρός.

Η ομάδα που τον δημιούργησε, κατάφερε να σχεδιάσει αυτό το όργανο από βλαστικά κύτταρα, μέσα σε επτά ώρες.

Ο συγκεκριμένος νεφρός δεν μπόρεσε να «ζήσει» για πολύ, αλλά το γεγονός και μόνο της δημιουργίας του ήταν πολύ ελπιδοφόρο.

Από τότε, η προσπάθεια συνεχίστηκε“, λέει η κ. Τρικκαλινού.

Στο Χάρβαρντ οι ερευνητές κατάφεραν να τυπώσουν ένα τρισδιάστατο μοντέλο ενάγγειου εγγύς εσπειραμένου σωληναρίου για να κατανοήσουν καλύτερα τη δομή και τη λειτουργία του νεφρού.

fntasia 03

Βιολογική τρισδιάστατη εκτύπωση κερατοειδούς

Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας εκτιμά ότι 10 εκατομμύρια άνθρωποι παγκοσμίως χρειάζονται χειρουργική επέμβαση για την πρόληψη της τύφλωσης εξαιτίας βλάβης του κερατοειδούς και 4,9 εκατομμύρια ήδη υποφέρουν από πλήρη τύφλωση λόγω ουλών του κερατοειδούς.

Το 2019, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Newcastle ανέπτυξαν για πρώτη φορά έναν τρισδιάστατο βιοτυπωμένο κερατοειδή που θα μπορούσε να μεταμοσχευτεί σε άτομα που τον έχουν ανάγκη.

Μετά τη μελέτη και τη συλλογή δεδομένων από τα μάτια ενός εθελοντή, οι ερευνητές κατάφεραν να σχεδιάσουν ένα τρισδιάστατο μοντέλο του κερατοειδούς.

Μία από τις πιο μεγάλες δυσκολίες ήταν η χρήση των σωστών υλικών για να επιτευχθεί το κοίλο σχήμα του κερατοειδούς, καθώς και το να βρεθεί ένα μελάνι αρκετά λεπτόρρευστο για να ψεκαστεί μέσα από το ακροφύσιο ενός τρισδιάστατου εκτυπωτή.

Χρησιμοποιώντας μόνο έναν υγιή ανθρώπινο κερατοειδή, μπόρεσαν να εκτυπώσουν 50 τεχνητούς“, εξηγεί η κ. Τρικκαλινού.

Μια επαναστατική εξέλιξη στην οφθαλμολογία!

-Βιολογική τρισδιάστατη εκτύπωση ωοθηκών

Τον Μάιο του 2017, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Northwestern ανέπτυξαν μια λύση για γυναίκες με προβλήματα γονιμότητας.

Τότε, είχαν καταφέρει να εμφυτεύσουν μια βιοτυπωμένη ωοθήκη σε ένα στείρο ποντίκι.

Δύο χρόνια αργότερα, οι ερευνητές σημείωσαν μια πολλά υποσχόμενη πρόοδο.

Κατάφεραν να χαρτογραφήσουν τη θέση των δομικών πρωτεϊνών σε μια ωοθήκη χοίρου, γεγονός που τους επέτρεψε να δημιουργήσουν ένα βιομελάνι προκειμένου να δημιουργήσουν τρισδιάστατα τυπωμένες λειτουργικές ωοθήκες για ανθρώπινη χρήση.

Επιπλέον, η ομάδα εξήγησε ότι η μεθοδολογία της θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό άλλων τύπων πρωτεϊνών που θα μπορούσαν να διευκολύνουν τη δημιουργία βιομελανιών – υλικών για να δημιουργηθούν άλλα όργανα!“, τονίζει η κ. Τρικκαλινού.

fantasia 04

Βιολογική τρισδιάστατη εκτύπωση ήπατος

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Σάο Πάολο στη Βραζιλία κατάφεραν να δημιουργήσουν μικροσκοπικές εκδόσεις ανθρώπινου ήπατος από κύτταρα αίματος.

Η διαδικασία χρειάστηκε μόνο 90 ημέρες, από τη συλλογή του αίματος του ασθενούς έως την παραγωγή του ιστού.

Αυτά τα οργανοειδή του ήπατος, που αναπτύχθηκαν με χρήση τεχνολογιών βιολογικής 3D εκτύπωσης, ενσωματώνουν τις λειτουργίες του συγκεκριμένου οργάνου.

Αυτές περιλαμβάνουν:

-την παραγωγή ζωτικών πρωτεϊνών,

-την αποθήκευση βιταμινών και,

-την έκκριση της χολής.

Για να δημιουργήσει τον ιστό του ήπατος, η ομάδα χρησιμοποίησε έναν εκπληκτικών ιδιοτήτων βιοεκτυπωτή από τους πιο αναγνωρισμένους στον κλάδο.

fantasia 05

Βιολογική τρισδιάστατη εκτύπωση αυτιών

Αυτό το πρόγραμμα βιολογικής εκτύπωσης κατέστη δυνατό μέσω της συνεργασίας μεταξύ του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Queensland (QUT) και της Maia Van Mulligan, για να την βοηθήσει να ξανακερδίσει την ακοή της.

Το Ίδρυμα HearSay, που συμμετέχει επίσης στην αποκατάσταση της ακοής του κοριτσιού, δηλώνει ότι το τρισδιάστατο τυπωμένο αυτί είναι πλήρως λειτουργικό και θα επιτρέψει στη Maia να ακούσει ξανά.

Το εμφύτευμα αυτιού δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας τα κύτταρα χόνδρου της ασθενούς, μειώνοντας έτσι τον κίνδυνο απόρριψής του από τον οργανισμό μόλις εμφυτευτεί.

Επιπλέον, αυτός ο τύπος λύσης, η βιολογική εκτύπωση κατά περίπτωση, είναι στην πραγματικότητα λιγότερο ακριβός από άλλους τύπους εναλλακτικών λύσεων.

Βιολογική τρισδιάστατη εκτύπωση παγκρέατος

fantasia 06

Το όνειρο και η προσπάθεια μιας ομάδας επιστημόνων από το «Ίδρυμα Έρευνας και Ανάπτυξης της Επιστήμης» να αναπτύξει ένα λειτουργικό τρισδιάστατο πάγκρεας θα βοηθήσει τους διαβητικούς ασθενείς να αποφύγουν την ένεση ινσουλίνης και να ελαχιστοποιήσουν τον κίνδυνο δευτερογενών επιπλοκών, οι οποίες συχνά οδηγούν στον θάνατο.

“Για τη βιολογική εκτύπωση, πραγματοποιείται βιοψία του ασθενούς και συγκομιδή βλαστικών κυττάρων.

Μετά, τα κύτταρα αυτά μετατρέπονται σε κύτταρα ικανά να παράγουν ινσουλίνη και γλυκαγόνη.

Αυτά στη συνέχεια χρησιμοποιούνται ως «βιολογικό μελάνι» για την εκτύπωση του παγκρέατος”, εξηγεί η κ. Τρικκαλινού.

fantasia 07

Βιολογική τρισδιάστατη εκτύπωση δέρματος

Η ανάγκη για βιολογικά εκτυπωμένο δέρμα αναπτύσσεται σταθερά: σύμφωνα με το BBC Research, η «αγορά» θα αυξηθεί από 24,7 δισεκατομμύρια δολάρια το 2018 σε 109,9 δισεκατομμύρια δολάρια το 2023.

Η start up εταιρεία Poietis έχει αναπτύξει 4D τυπωμένο δέρμα, το οποίο στο μέλλον θα μπορούσε να μεταμοσχευτεί σε θύματα εγκαυμάτων ή δερματικών παθήσεων.

Ένα λογισμικό που ονομάζεται Cytocentric CAD έχει αναπτυχθεί ειδικά για τη διαδικασία εκτύπωσης, καθώς έχει σχεδιαστεί για να «απαντήσει» στην πρόκληση της μίμησης του ιστού του σώματος.

Πρόκειται για εκτύπωση 4D (με τον χρόνου ως 4ης διασταση), καθώς τα συστατικά ιστών είναι διατεταγμένα με ακρίβεια στο χώρο και υπόκεινται επίσης στη δράση αυτοοργάνωσης των κυττάρων.

Λαμβάνοντας υπόψη τις διαδικασίες αυτοοργάνωσης, είναι δυνατόν να δημιουργηθούν πολύπλοκες δομές ιστών που είναι πολύ κοντά σε αυτές του ανθρώπινου σώματος.

Το τυπωμένο 4D δέρμα δοκιμάζεται κλινικά σε συνεργασία με το Assistance Publique – Hôpitaux de Marseille.

Ο μακροπρόθεσμος στόχος του Poietis είναι «η τοποθέτηση ενός βιοεκτυπωτή σε κάθε νοσοκομείο για να επιτρέψει την παραγωγή εξατομικευμένων ιστών και να βελτιώσει τον χρόνο αναμονής των ασθενών που περιμένουν μεταμοσχεύσεις».

Αυξάνονται οι εφαρμογές των εκτυπωτών τριών διαστάσεων

“Οι εφαρμογές των εκτυπωτών τριών διαστάσεων ολοένα και αυξάνονται.

Είναι σίγουρο ότι στο μέλλον, και μάλιστα πολύ νωρίτερα απ’ όσο φανταζόμαστε, η αντικατάσταση ενός ανθρώπινου ιστού, οργάνου ή ακόμη και ενός μέλους θα είναι υπόθεση ρουτίνας .

Ας περιμένουμε λοιπόν να δούμε τι άλλες εκπλήξεις μας επιφυλάσσει η ιατρική με την αρωγή της τεχνολογίας“, καταλήγει η κ. Αικατερίνη Τρικκαλινού.

Βιοτεχνολογία

11.10.2021

Τα πρώτα βήματα για την αποκρυπτογράφηση του ανθρώπινου εγκεφάλου!

Νευροεπιστήμονες έκαναν τα πρώτα σημαντικά βήματα για την αποκρυπτογράφηση του ανθρώπινου εγκεφάλου. Τα πρώτα ευρήματα είναι συναρπαστικά, αλλά οι ερευνητές έχουν ακόμα δρόμο να διανύσουν στην προσπάθειά τους να κατανοήσουν ολόκληρο τον ανθρώπινο εγκέφαλο. Το 2013, ο τότε πρόεδρος των ΗΠΑ Μπαράκ Ομπάμα, ξεκίνησε ένα έργο ύψους 5 δισεκατομμυρίων δολαρίων για τη βελτίωση της κατανόησης […]

05.10.2021

Πρωτοποριακό εγκεφαλικό εμφύτευμα που θεραπεύει τη σοβαρή κατάθλιψη ανέπτυξαν ερευνητές στις ΗΠΑ

Επιστήμονες στις ΗΠΑ παρουσίασαν μια νέου τύπου θεραπεία για τη σοβαρή κατάθλιψη, χρησιμοποιώντας μια χειρουργικά εμφυτευόμενη συσκευή – κάτι αντίστοιχο με ένα βηματοδότη – που αυτόματα πυροδοτεί την ηλεκτρική διέγερση του εγκεφάλου και με αυτό τον τρόπο φάνηκε να καταπολεμά αποτελεσματικά την ψυχική νόσο. Οι ερευνητές, με επικεφαλής τη καθηγήτρια Κάθριν Σκάνγκος του Πανεπιστημίου της […]

Το ΙΤΕ στην 85η Διεθνή Έκθεση Θεσσαλονίκης
09.09.2021

Το ΙΤΕ στην 85η Διεθνή Έκθεση Θεσσαλονίκης

Τα πρώτα γενετικά τροποποιημένα κουνούπια απελευθερώθηκαν στις ΗΠΑ
07.06.2021

Τα πρώτα γενετικά τροποποιημένα κουνούπια απελευθερώθηκαν στις ΗΠΑ

Δημοφιλή

Υγεία & πολιτική
1

ΥΠΑΙΘ: Ανακοίνωσε το πρωτόκολλο για την δια ζώσης λειτουργία των πανεπιστημίων

Φυσική Κατάσταση
2

Μεγάλος διαγωνισμός του ygeianews.gr για να είσαστε σε «φόρμα» εν μέσω καραντίνας!

Ψυχολογία
3

Μειώστε το άγχος με αυτές τις απλές συμβουλές

Υγεία & πολιτική
4

ΙΣΑ: Δέσμευση Πλεύρη για επίλυση των αιτημάτων του ιατρικού κλάδου

Περισσότερα

21.10.2021

Νέα εκστρατεία ενημέρωσης για την οστεοπόρωση από την Amgen Hellas

Η οστεοπόρωση καθιστά τα οστά μας αδύναμα και εύθραυστα. Και όπως κάθε τι εύθραυστο και πολύτιμο, αξίζει να τα προστατέψουμε. Για να το επιτύχουμε, θα πρέπει να ενημερωθούμε για την πρόληψη της οστεοπόρωσης και να ελέγχουμε την υγεία των οστών μας σύμφωνα με τις οδηγίες του γιατρού μας. Αυτό το μήνυμα απευθύνει στο κοινό η […]

21.10.2021

Μαγνήσιο: 9 συμπτώματα που δείχνουν την έλλειψή του από τον οργανισμό μας

Όλοι μας λίγο πολύ γνωρίζουμε τι είναι το μαγνήσιο, πολλοί όμως δεν γνωρίζουν πόσο σημαντικό είναι αυτό το ανόργανο άλας για το ανθρώπινο σώμα. Ιδιότητες και οφέλη για την υγεία. Το μαγνήσιο παίζει σημαντικό ρόλο στη μεταφορά του ασβεστίου στις κυτταρικές μεμβράνες. Λειτουργεί σε συνεργασία με το ασβέστιο και πρέπει να βρίσκονται μαζί σε ισορροπία. Συμβάλλει στην καλή υγεία […]

Ομίχλη Εγκεφάλου: Τι είναι και πως αντιμετωπίζεται
21.10.2021

Ομίχλη Εγκεφάλου: Τι είναι και πως αντιμετωπίζεται

Κήλες του κοιλιακού τοιχώματος: Επέμβαση μόνο από εξειδικευμένους χειρουργούς κηλών
21.10.2021

Κήλες του κοιλιακού τοιχώματος: Επέμβαση μόνο από εξειδικευμένους χειρουργούς κηλών

Υπέρταση: Η άσκηση εξίσου αποτελεσματική με τα φάρμακα
21.10.2021

Υπέρταση: Η άσκηση εξίσου αποτελεσματική με τα φάρμακα

Κολπίτιδες: Αιτίες εμφάνισης και μέτρα πρόληψης
21.10.2021

Κολπίτιδες: Αιτίες εμφάνισης και μέτρα πρόληψης

Το παραδοσιακό γιαούρτι και οι ευεργετικές του ιδιότητες σε ασθενείς με αντίσταση στην ινσουλίνη
21.10.2021

Το παραδοσιακό γιαούρτι και οι ευεργετικές του ιδιότητες σε ασθενείς με αντίσταση στην ινσουλίνη

Καταστάσεις που προκαλούν αίμα στα ούρα (Aιματουρία)
21.10.2021

Καταστάσεις που προκαλούν αίμα στα ούρα (Aιματουρία)

Μπορεί το περιβάλλον να επηρεάσει την ανδρική γονιμότητα;
21.10.2021

Μπορεί το περιβάλλον να επηρεάσει την ανδρική γονιμότητα;

Βιταμίνη Β12: Συμπτώματα έλλειψης στον οργανισμό μας
21.10.2021

Βιταμίνη Β12: Συμπτώματα έλλειψης στον οργανισμό μας