Βιοεκτύπωση: Το μέλλον των μεταμοσχεύσεων;



 Βιοεκτύπωση: Το μέλλον των μεταμοσχεύσεων;

Πάνω από 130.000 άνθρωποι τον χρόνο «ξαναγεννιούνται», αφού η μεταμόσχευση κάποιου οργάνου τούς προσφέρει την ευκαιρία να ζήσουν ή να βελτιώσουν δραματικά τις συνθήκες ζωής τους. Δυστυχώς, όμως, αυτές οι 130.000 μεταμοσχεύσεις δεν καλύπτουν παρά μόνο το 10% των παγκόσμιων αναγκών σε ανθρώπινα όργανα, σύμφωνα με το Παγκόσμιο Παρατηρητήριο Δωρητών και Μεταμοσχεύσεων (GODT). Για το υπόλοιπο 90% το μόσχευμα που θα τους σώσει τη ζωή έρχεται πολύ αργά ή δεν έρχεται ποτέ.

Το «πάντρεμα» δύο τεχνολογιών που αναπτύσσονται αλματωδώς, φαίνεται ως η πιο ελπιδοφόρα απάντηση στην έλλειψη δωρητών. Ο λόγος για τη βιοεκτύπωση και το 3D printing, τεχνολογίες που επιτρέπουν την παραγωγή οργάνων, οστών, αγγείων, εμφυτευμάτων, τεχνητών μελών και ιστών.

Από το χαρτί στα κύτταρα

Ενώ οι κλασικοί εκτυπωτές χαρτιού δεν έχουν εξελιχθεί ουσιαστικά από τα μέσα της δεκαετίας του '90, ο κόσμος της τρισδιάστατης εκτύπωσης καινοτομεί με ασταμάτητο ρυθμό. Από το 3D printing μεταλλικών και πλαστικών υλικών, περνά πλέον με γοργά βήματα στη βιοεκτύπωση, δηλαδή τη δημιουργία βιολογικών προϊόντων.

Το λεγόμενο bioprinting αναφέρεται σε 3D εκτυπωτές που αποθέτουν στρώματα βιοϋλικών για την κατασκευή πολύπλοκων σωματικών δομών. Η «πρώτη ύλη» είναι κύτταρα που λαμβάνονται από τον ίδιο τον ασθενή και καλλιεργούνται ώστε να παραχθεί η «βιομελάνη», όπως θα μπορούσε να χαρακτηριστεί. Σε συνδυασμό με κάποιο είδος υδρογέλης ή κολλαγόνου, που λειτουργούν ως συνδετικά στοιχεία, τα κύτταρα εκτυπώνονται στρώση-στρώση, στο σωστό σχήμα.

Έχουμε φτάσει, λοιπόν, στο σημείο να εκτυπώνουμε πλήρως λειτουργικά ανθρώπινα όργανα; Όχι ακόμα. Η βιοεκτύπωση αυτή τη στιγμή προσφέρει βιολογικά δείγματα κατάλληλα για δοκιμές φαρμάκων, αλλά όχι για μεταμοσχεύσεις. Ωστόσο, η συνεχής πρόοδος στο κομμάτι του bioprinting δίνει σοβαρές υποσχέσεις για το μέλλον.

Όργανα σε λίγα δευτερόλεπτα

Η τελευταία εξέλιξη έρχεται από το Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης, στην Ολλανδία. Εκεί, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο που επιταχύνει σημαντικά την εκτύπωση βιοπροϊόντων. Η τεχνική ονομάζεται «Ογκομετρική Βιοεκτύπωση» και προσθέτει τη χρήση λέιζερ στην όλη διαδικασία.

Συγκεκριμένα, για να δημιουργήσουν ιστούς, οι ερευνητές εκπέμπουν μια ακτίνα λέιζερ υψηλής ενέργειας σε έναν σωλήνα γεμάτο με υδρογέλη και βλαστοκύτταρα. Συγκεντρώνοντας την ενέργεια σε συγκεκριμένες θέσεις διαμορφώνουν τον ιστό, ο οποίος στη συνέχεια στερεοποιείται. Έπειτα από λίγα δευτερόλεπτα, εμφανίζεται ένα πολύπλοκο σχήμα 3D, περιβαλλόμενο από τη γέλη (gel). Στη συνέχεια, οι ερευνητές εισάγουν ενδοθηλιακά κύτταρα για την αγγείωση του ιστού.

Με τη μέθοδο αυτή οι ερευνητές δημιούργησαν λειτουργικούς ιστούς μερικών εκατοστών, που κλινικά είναι ένα χρήσιμο μέγεθος. Παραδείγματα της εργασίας τους περιλαμβάνουν βαλβίδες καρδιάς, μηνίσκο και ένα σύνθετο τμήμα μηριαίου οστού. Σε αντίθεση με τη συμβατική βιοεκτύπωση, μια αργή διαδικασία, η νέα τεχνική είναι γρήγορη και προσφέρει μεγαλύτερη ελευθερία σχεδιασμού χωρίς να διακυβεύεται η βιωσιμότητα των κυττάρων, όπως υποστηρίζουν οι ερευνητές στη σχετική δημοσίευσή τους.

Μια αγορά σε άνθηση

Οι εξελίξεις στη σχετική τεχνολογία θα έχουν ως αποτέλεσμα το μέγεθος της παγκόσμιας αγοράς 3D bioprinting να φθάσει τα 4,1 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2026, σημειώνοντας ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης 19,5%, σύμφωνα με νέα έκθεση της Grand View Research.

Σε πρώτη φάση, η χρήση της βιοεκτύπωσης θα εδραιωθεί στην πλαστική χειρουργική, την εκτύπωση προσθετικών και οδοντιατρικών εξαρτημάτων, ιατρικών εργαλείων και εμφυτευμάτων οστών. Επίσης, αναμένεται να επεκταθεί σημαντικά στην ανάπτυξη φαρμάκων, παρέχοντας τους ιστούς δοκιμών.

Η τεχνητή δημιουργία ανθρώπινου δέρματος, ιστών και εσωτερικών οργάνων μπορεί να ακούγεται σαν ένα φουτουριστικό όνειρο, αλλά ήδη λαμβάνει σάρκα και οστά, κυριολεκτικά. Σε ερευνητικές εγκαταστάσεις και νοσοκομεία σε όλο τον κόσμο, οι εξελίξεις στη βιοεκτύπωση παρέχουν νέες επιλογές θεραπειών και επιστημονικής μελέτης. Σε τελική ανάλυση η βιοεκτύπωση έχει την προοπτική να αλλάξει την ιατρική, οδηγώντας στην εξατομικευμένη περίθαλψη.

Αναδημοσίευση από τον ''Φιλελεύθερο'' 
Παρασκευής 30 Αυγούστου

Του Γιάννη Παλιούρη

 1 Σεπτεμβρίου 2019 
           ΣΧΕΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ    


Μια ρομποτική κλωστή
 κατά των εγκεφαλικών.

 Τα εγκεφαλικά επεισόδια αποτελούν την πέμπτη συχνότερη αιτία θανάτου στον Δυτικό Κόσμο και εξελίσσονται σε μάστιγα στη χώρα μας καθώς από εγκεφαλικό επεισόδιο πεθαίνουν κάθε χρόνο περίπου 35.000 Έλληνες. Ωστόσο το πιο ανησυχητικό είναι ότι στη χώρα μας παρατηρείται το υψηλότερο ποσοστό στη Δυτική Ευρώπη. Συγκεκριμένα, τα λιγότερα θανατηφόρα εγκεφαλικά στην Ευρώπη συμβαίνουν στη Γαλλία (49 ανά 100.000 κατοίκους) ενώ η Ελλάδα έχει τα περισσότερα στη Δυτική Ευρώπη (112 ανά 100.000).

 Με δεδομένο ότι αν ένα εγκεφαλικό επεισόδιο αντιμετωπιστεί επιτυχώς μέσα στα πρώτα 90 λεπτά, οι πιθανότητες επιβίωσης αυξάνονται κατακόρυφα, μια νέα εφεύρεση ερευνητών του ΜΙΤ δίνει νέες ελπίδες για τη σωτηρία των ασθενών. Ο λόγος για μια μαγνητικά ελεγχόμενη κλωστή που θα ταξιδεύει στα αγγεία του εγκεφάλου απομακρύνοντας του θρόμβους που τα μπλοκάρουν.

 Το εγκεφαλικό επεισόδιο συμβαίνει όταν η ροή του αίματος προς τον εγκέφαλο διακόπτεται αιφνίδια. Το αίμα μπορεί να σταματήσει να ρέει επειδή εμποδίζεται από κάποιο θρόμβο (ισχαιμικό εγκεφαλικό επεισόδιο) ή επειδή κάποιο αγγείο έχει υποστεί ρήξη (αιμορραγικό εγκεφαλικό επεισόδιο). Η μαγνητική κλωστή του ΜΙΤ αφορά προφανώς την πρώτη περίπτωση. 

 Ο πυρήνας του ρομποτικού νήματος είναι κατασκευασμένος από κράμα νικελίου-τιτανίου,  ένα υλικό που ενώ είναι ευλύγιστο μπορεί ταυτόχρονα να επανέρχεται στην αρχική μορφή του. Το νήμα καλύπτεται από μια ελαστική στοιβάδα, εμποτισμένη με μαγνητικά σωματίδια. Τέλος, το εξωτερικό αποτελείται από υδρογέλη (gel με βάση το νερό) ώστε να μην τραυματίζει τα αγγεία κατά την πορεία του αλλά να γλιστρά μέσα σε αυτά. 

Ενεργοποιώντας ένα μαγνητικό πεδίο οι ερευνητές του ΜΙΤ κατόρθωσαν να κατευθύνουν με ακρίβεια το νήμα, όπως οι κλωστές ελέγχουν μια μαριονέτα, μέσα από τεχνητές δομές με μέγεθος όσο τα αιμοφόρα αγγεία στον εγκέφαλο. Αν και αυτές ήταν οι πρώτες δοκιμές, οι ερευνητές θεωρούν ότι η προσέγγισή τους αποδείχτηκε λειτουργική. Στο επόμενο στάδιο των δοκιμών θα ενσωματώσουν στο νήμα φάρμακα ή πομπούς λέιζερ, για να εξαϋλώνουν τους θρόμβους.  

 Στόχος είναι η δημιουργία μιας συσκευής που θα μπορεί να επαναφέρει την αιμάτωση στον εγκέφαλο μέσα σε μια ώρα από τη εκδήλωση εγκεφαλικού επεισοδίου. Στον χρόνο αυτό όχι μόνο εκμηδενίζεται το ενδεχόμενο θανάτου αλλά και μειώνονται δραστικά οι πιθανότητες για τυχόν μόνιμες βλάβες. Στο μέλλον, αυτό το νήμα θα συνδυάζεται με κλασσικές ενδοαγγειακές τεχνολογίες, επιτρέποντας στους γιατρούς να κατευθύνουν εξ αποστάσεως το ρομπότ μέσα από τα εγκεφαλικά αγγεία ενός ασθενούς για να διαλύουν γρήγορα θρόμβους και να επιδιορθώνουν βλάβες, όπως αυτές που προκύπτουν σε περιπτώσεις ρήξης ανευρυσμάτων.

 Του Γιάννη Παλιούρη

 https://www.liberal.gr/technology/mia-rompotiki-klosti-kata-ton-egkefalikon/264826?fbclid=IwAR33p4_lJzjmjcdQ_dwc3IJ9fH9GxtpZWUdKL9xiJUh5aW07xrLuKi2p7Fw#.XWy7VSkdU_4.facebook

 2 Σεπτεμβρίου 2019