211service.com
Części nerek wydrukowane w 3D właśnie zbliżyły się do rzeczywistości
Korzystając z druku 3D, naukowcy stworzyli maleńkie, skomplikowane rurki, które działają jak kluczowe elementy prawdziwych nerek.
Potrzeba znacznie więcej kroków, zanim będą mogli wyprodukować części zamienne do sztucznych nerek, ale wynik jest ważny, ponieważ oznacza to, że po raz pierwszy naukowcy wykorzystali druk 3D do stworzenia tkanki nerkowej, która działa jak prawdziwa. Wynalazcy twierdzą, że w niedalekiej perspektywie sztuczną tkankę można wykorzystać poza organizmem, aby pomóc ludziom, którzy utracili czynność nerek, oraz do testowania toksyczności nowych leków.
Naukowcy próbowali stworzyć sztuczne nerki od ponad 20 lat, ale odtworzenie złożonej trójwymiarowej struktury nerki i architektury komórkowej, które są kluczowe dla jej funkcji, jest niezwykle trudne. Jednak potrzeba jest pilna. Mniej więcej 10 procent światowych populacja cierpi na przewlekłą chorobę nerek. Aby pozostać przy życiu, miliony zależą od dializy, czasochłonnej i wymagającej fizycznie procedury, w której krew jest usuwana, przepływa przez urządzenie filtrujące i wraca do organizmu. Ale maszyny do dializy nie są tak skuteczne jak nerki. I podczas gdy około 16 000 osób co roku otrzymuje przeszczep nerki w Stanach Zjednoczonych, kolejne 100 000 czeka na darowizny.
Za pomocą trójwymiarowej 'biodrukarki' naukowcy byli w stanie naśladować strukturę ważnej części nerki.
Nowa tkanka nerkowa wydrukowana w 3D jest dziełem Laboratorium Jennifer Lewis na Harvardzie, która opracowała innowacyjne podejście do biodrukowania tkanek. Technika ta pozwala naukowcom drukować złożone struktury znajdujące się w różnych typach tkanek ludzkich, a także w układach naczyniowych niezbędnych do utrzymania takiej tkanki przy życiu. Metoda drukowania wykorzystuje wiele rodzajów atramentów żelowych. Po wydrukowaniu naukowcy usuwają jeden z atramentów, pozostawiając puste rurki. Następnie dodają komórki, które dojrzewają w tkankę.
Testy laboratoryjne pokazują, że zmodyfikowana tkanka wykazuje prawdziwą funkcję nerek w stopniu, który nie został wcześniej osiągnięty, twierdzą naukowcy. W szczególności byli w stanie wytworzyć kanalik proksymalny, składnik nefronu, podstawową jednostkę funkcjonalną nerki. Nefrony filtrują krew, zatrzymując pożyteczne dla organizmu składniki, a resztę wydalając. Gdyby naukowcy mogli zbudować nefron, teoretycznie mogliby zbudować nerki, ale będzie to wymagało opracowania kilku dodatkowych połączonych ze sobą części, co prawdopodobnie zajmie jeszcze wiele lat.
Mimo to ta konkretna część nefronu odgrywa kluczową rolę w procesie ponownego wchłaniania składników odżywczych, więc wydrukowana tkanka może być użyteczna z medycznego punktu widzenia, mówi Lewis, materiałoznawca i profesor inżynierii inspirowanej biologią na Harvardzie. Po pierwsze, taka tkanka mogłaby zostać wykorzystana do testowania potencjalnych leków; około 20 procent leków w późnych testach na ludziach kończy się niepowodzeniem, ponieważ są toksyczne dla nerek. Sztuczną tkankę można by również wykorzystać w urządzeniu znajdującym się poza ciałem, aby wspomóc dializę nerek. Jak mówi, opracowanie takiego urządzenia zajmie co najmniej kilka lat.
(Czytaj więcej: 10 przełomowych technologii: druk 3D w mikroskali, sztuczne organy mogą wreszcie otrzymać dopływ krwi)