Kosti iz 3D-tiskača

3D-tiskači danas mogu tiskati gotovo sve: cipele, oružje, čak i kosti. Znanstvenici iz cijelog svijeta već neko vrijeme preko takvih printera tiskaju „rezervne dijelove“ za kosti. Stručnjaci sa Sveučilišta u Freiburgu žele otići i jedan (veliki) korak dalje: uz pomoć 3D-tiskača oni žele otisnuti kosti s krvnim žilama. Na taj način bi se povećala vjerojatnost da se otiskani dijelovi „povežu“ s okolnim prirodnim tkivom.

„Ova metoda bi nam trebala donijeti odlučujuću vremensku prednost“, kaže Günter Finkenzeller, voditelj Odjela za istraživanje i umjetno stvaranje biološkog tkiva (tissue engineering) na Klinici za estetsku kirurgiju u Freiburgu. "Nakon toga bi bilo potrebno još samo da se na granici između implantata i tkiva isprintane krvne žile povežu s krvnim žilama pacijenta. Tako bi se umetak relativno brzo trebalo opskrbiti krvlju.“

Kod drugih metoda koje su dokumentirane u medicinskoj literaturi, krvne žile iz okolnog tkiva tek trebaju narasti nakon intervencije. To može potrajati jedan do dva tjedna. A u tom razdoblju velik dio umjetnog tkiva obično odumre.

Hidrogel kao „tinta“ za tiskač

Još će proći neko vrijeme dok Finkenzeller, Peter Koltay (zamjenik voditelja projekta) i njihovi kolege ne budu doista u stanju da u printeru otiskaju kosti i žile. Oni su upravo od Njemačkog društva za istraživanje (DFG) dobili istraživačku stipendiju u iznosu od 460.000 eura, čime u iduće tri godine mogu financirati svoj rad. A s projektom počinju za dva-tri mjeseca.

Prvi će korak biti razvoj prikladnog tiskača. Jedan od problema pri korištenju 3D-printera u medicini je činjenica da su većina materijala koje strojevi mogu koristiti – plastični materijali. Oni su iznimno funkcionalni i otporni, ali ljudsko tijelo ih ne podnosi baš najbolje.

„Želimo razviti 3D-tiskač koji bi nam dozvolio da tiskamo i određene tekućine, takozvane hidrogelove, u kojima će biti ljudske stanice“, kaže Finkenzeller za DW. "Tako želimo dobiti trodimenzionalno umjetno tkivo. Kod stanica koje želimo tiskati radi se ponajprije o osteoblastima, stanicama koje mogu proizvesti koštano tkivo. Namjeravamo printati i stanice koje oblažu krvne žile.“

Ukratko, znanstvenici rade na 3D-tiskaču koji bi hidrogel koristio svugdje gdje se kod „običnih“ printera koristi patronu s tintom. Kako tijelo pacijenta ne bi odbacilo umjetno tkivo, u hidrogelovima bi se u idealnom slučaju trebale naći i pacijentove „prirodne“ stanice.

Finkenzeller kaže da bi se u budućnosti mogle koristiti i matične stanice. Njih ima posvuda u tijelu i moglo bi ih se izolirati iz masnog tkiva. U laboratoriju bi istraživači te stanice onda „pretvorili“ u koštano tkivo kako bi ih mogli „ubaciti“ u hidrogel.

Veliki korak za medicinu

Znanstvenici u Freiburgu ne očekuju da će tijekom trogodišnjeg projekta uspjeti otiskati kosti koje će funkcionirati u potpunosti. Da bi se to postiglo, odnosno da bi se tu metodu u velikom stilu stavilo na raspolaganje liječnicima i bolnicama kako bi ju počeli provoditi u praksi, potrebno je više vremena, to je dugoročni cilj. Finkenzeller procjenjuje da će to biti moguće za sedam do deset godina.

A kad bude moguće, 3D-tiskači bi mogli dati posve novo značenje takozvanoj „individualiziranoj“ medicini. Zahvaljujući rendgenu i kompjutorskoj tomografiji (CT) liječnici mogu dobiti precizne snimke dijelova kostiju koje treba zamijeniti kod pacijenata. 3D-tiskači budućnosti bi onda vrlo precizno mogli reproducirati svaki pojedini od tih dijelova. Korištenjem matičnih stanica pacijenata bili bi u stanju otiskati savršene „rezervne“ dijelove.

Ta bi se metoda mogla primijeniti u tretmanu raka kostiju. Postoji nada da bi se u budućnosti uz pomoć tiskača moglo jednostavno zamijeniti pogođene, bolesne kosti. Ali nije to jedino područje u kojem bi 3D-tiskači mogli revolucionirati medicinu. Teoretski bi to bilo moguće i za svako drugo tkivo, na primjer kožu, dodaje Finkenzeller i tako budi nade pacijentima koji pate od artroze.

Jetra iz tiskača

John Hunt ide još dalje. Direktor Centra za Tissue Engineering u engleskom Liverpoolu kaže da će 3D-printeri jednoga dana biti u stanju otiskati kompletne organe. „Mogli bismo početi razmišljati već o tiskanju jetre ili gušterače“, kaže on za DW. To zvuči kao znanstvena fantastika. Hunt priznaje da otiskani organi vjerojatno ne bi bili 100%-tna zamjena za „prave“ organe koje bi pacijent mogao dobiti tijekom uobičajene transplantacije organa nekog drugog čovjeka.

Velika je prednost 3D-tiskača da pacijenti ne moraju godinama čekati na donaciju organa, jetra bi se jednostavno mogla isprintati. Vjerojatno će trebati proći neko vrijeme dok isprintani organi ne počnu funkcionirati u tijelu pacijenta, ali radilo bi se ipak o ograničenom vremenskom razdoblju, pojašnjava Hunt. Više ćemo znati ipak tek za sedam do deset godina.