Naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Sydney przedstawili prototypową biodrukarkę 3D, która może rewolucjonizować przyszłość medycyny. To innowacyjne urządzenie, nazwane F3DB, zostało zaprojektowane do drukowania żywych komórek wewnątrz organizmu, bezpośrednio na narządach wewnętrznych. Jest to wielki krok naprzód w kierunku minimalnie inwazyjnych operacji, które mogą przynieść liczne korzyści pacjentom.
Tradycyjne operacje otwarte często wiążą się z ryzykiem związanym z dużymi nacięciami, dłuższym czasem rekonwalescencji i większym ryzykiem infekcji. Dlatego naukowcy skupiają się na poszukiwaniu nowych, bardziej precyzyjnych i mniej inwazyjnych metod leczenia. Biodruk 3D in situ, czyli drukowanie żywych komórek wewnątrz organizmu, może być kluczowym rozwiązaniem.
– Nasze urządzenie porusza się za pomocą sztucznego mięśnia i można je wprowadzić do wnętrza ciała. Przez nacisk hydrauliczny na sztuczny mięsień możemy uzyskać wielowarstwowe biomateriały, które są nadrukowane na docelowy organ lub tkankę. Oprócz tego dzięki naszej drukarce można wprowadzić biomateriał w sposób nieinwazyjny. Możemy dotrzeć do tkanki narządu wewnętrznego, korzystając z naturalnych otworów w ciele człowieka, na przykład nosa lub odbytu. Jest to zupełnie nowe podejście w porównaniu do konwencjonalnego – mówi dr Thanh Nho Do, starszy wykładowca Scientia na Uniwersytecie Nowej Południowej Walii w Sydney (UNSW)
Biodrukarka F3DB jest małą, elastyczną drukarką 3D, którą można wprowadzić do organizmu podobnie jak endoskop. Wyposażona w zwrotną głowicę obrotową, umożliwia precyzyjne dostarczanie wielowarstwowych biomateriałów na powierzchnię narządów wewnętrznych i tkanek. Jej elastyczność i możliwość sterowania z zewnątrz sprawiają, że może być używana w złożonych i ograniczonych przestrzeniach wewnątrz ciała.
Dotychczasowe próby biodruku odbywały się poza organizmem człowieka, a wydrukowane biomateriały były następnie wszczepiane operacyjnie. Jednak technologia F3DB zmienia ten paradygmat, umożliwiając drukowanie komórek bezpośrednio na narządach wewnętrznych. To otwiera nowe możliwości dla chirurgii minimalnie inwazyjnej, skracając czas rekonwalescencji, zmniejszając ryzyko infekcji i minimalizując blizny.
Badania laboratoryjne już zostały przeprowadzone na sztucznej okrężnicy oraz nerce pobranej od świni, a naukowcy planują przeprowadzenie testów na żywych zwierzętach. Jeśli wyniki będą pomyślne, to oznaczać będzie otwarcie drogi do dalszych badań klinicznych z udziałem ludzi, a następnie potencjalnej komercjalizacji tego rewolucyjnego urządzenia.
– Po tradycyjnych zabiegach występuje dość duże ryzyko infekcji. Pacjent traci dużo krwi i czas powrotu do sprawności jest długi. W ramach tego wyzwania zadaliśmy sobie pytanie, czy istnieje technologia, która pozwala na drukowanie biomateriału wewnątrz organizmu człowieka w sposób minimalnie inwazyjny – wyjaśnia dr Thanh Nho Do.
Choć naukowcy szacują, że komercjalizacja tej technologii może potrwać od pięciu do siedmiu lat, jej potencjalne wprowadzenie do praktyki medycznej może przynieść znaczące korzyści. Obecnie na rynku brakuje urządzeń umożliwiających biodruk 3D in situ na tkankach i narządach wewnętrznych oddalonych od powierzchni skóry. Istniejące rozwiązania są zbyt sztywne i trudne do stosowania w złożonych przestrzeniach wewnątrz ciała.
Według Allied Market Research, światowy rynek miękkiej robotyki rozwija się dynamicznie. W 2019 roku osiągnął wartość prawie 574 milionów dolarów, a prognozy sugerują, że do 2027 roku ta wartość wzrośnie niemal sześciokrotnie, osiągając ponad 3,4 miliarda dolarów. To oznacza rosnące zainteresowanie i potencjał dla nowatorskich technologii, takich jak biodruk 3D in situ.
– Testujemy nasze urządzenie z wykorzystaniem różnych materiałów poza organizmem ludzkim. Nie uzyskaliśmy jeszcze zatwierdzenia. Testy wykonywaliśmy z użyciem czekolady, płynnego silikonu, a następnie testowaliśmy nasze urządzenie na żywych biomateriałach. Po testach prowadziliśmy obserwacje przez siedem dni i biomateriał bardzo dobrze współpracował z naszym urządzeniem. Liczba żywych komórek po druku 3D zwiększyła się, co oznacza dobre efekty działania urządzenia – mówi kierownik grupy badawczej z UNSW Medical Robotics Lab.
Przyszłość tej technologii wydaje się obiecująca, ponieważ otwiera drogę do rewolucji w dziedzinie medycyny. Jeśli biodruk 3D in situ zostanie pomyślnie wprowadzony do praktyki klinicznej, lekarze będą mieli nowe narzędzie do precyzyjnego leczenia chorób i uszkodzeń narządów wewnętrznych. Pacjenci mogą również skorzystać z mniejszych blizn, krótszego czasu rekonwalescencji i mniejszego ryzyka powikłań.
Wciąż jednak istnieje wiele wyzwań technicznych, etycznych i regulacyjnych do pokonania. Badacze muszą kontynuować badania, testy kliniczne i opracowywanie bezpiecznych i skutecznych biomateriałów do druku 3D. Jednakże, w miarę postępu i doskonalenia tej technologii, możemy mieć nadzieję na pozytywne zmiany w dziedzinie medycyny, które poprawią jakość życia pacjentów i przyczynią się do postępu w dziedzinie chirurgii minimalnie inwazyjnej.
Biodruk 3D in situ to fascynujący obszar badań, który może zmienić oblicze medycyny. Wraz z postępem technologicznym i zaangażowaniem naukowców, możemy spojrzeć w przyszłość, gdzie operacje minimalnie inwazyjne staną się standardem, a pacjenci będą korzystać z coraz bardziej spersonalizowanych i skutecznych terapii.
Źródło Newseria