Бъбреците, черния дроб и сърцето са изключително сложно устроени тъкани. Всеки орган се състои от различни видове клетки, плюс други компоненти, които оформят структурата им и им позволяват за функционират.
За да работят принтираните чрез 3D технология орагни, те трябва да имитират естествените процеси. Бъбреците, например, трябва да обработват и елиминират отпадъчните продукти чрез урината.
Новопроведено изследване демонстрира нова техника за 3D принтиране на клетки и други биологични материали като част от единичен производствен процес. Това е още една крачка напред към принтирането на сложно устроени, живи структури.
Най-важната възможна последица от това развитие обаче не е трансплантирането на органи.
Съществуват доказателства, че принтирането на клетки чрез 3D технология е полезно за разработването на нови лекарства. Техниката ще намали тежестта върху животните, традиционно използвани в изпитванията на нови медикаменти.
3D принтирането е разработено първоначално за бързо производство на индустриални части.
Добавянето на клетки към принтиращата техника води до създаването на изцяло нов процес – 3D биопринтиране.
3D биопринтирането изисква стерилни условия, за да се избегне замърсяването на принтираната проба, както и подходящи температура и влажност, за да не загинат клетките. Пластмасовите материали традиционно използвани в 3D принтирането не могат да се използват и при биопринтирането, защото изискват висока температура или токсични разтворители.
Учени по света разработват материали, податливи на манипулиране в 3D принтер, които причиняват минимални щети върху клетките.
Клетките на различните тъкани изискват уникална механична среда. Всяка клетка се нуждае от уникална структурна опора, за да функционира нормално.
Костите, например са изградени от устойчив, но крехък материал, мускулите на сърцето са еластични, вътрешните органи, като черния дроб са меки и свиваеми.
Изследователи открили, че нови материали, извлечени от морските водорасли могат да се използват за 3 D принтиране на човешки клетки в специфична среда.
В момента пациентите, нуждаещи се от трансплантация трябва да чакат да се появи подходящ донор, а след това биват третирани с имуносупресивни лекарства до края на живата си, които често имат и странични ефекти. Това струва на здравната система огромно количество средства.
Развитието на 3D принтирани биологични тъкани за замяна на органи ще предложи ново решение на чакащите трансплантация.
Принтирането на цели органи обаче е изключително сложен процес, който може да отнеме цели седмици – време с което пациентите понякога не разполагат.
Макар техниката вече да е напреднала по отношение принтирането на по-просто усторени тъкани като кожа, следващата фаза изисква вмъкването на нерви, кръвоносни и лимфни съдове. Те трябва да бъдат интегрирани в тъканта, за да се формират готови за трансплантация цели органи, като бъбреци, бели и черни дробове и сърца.
Вероятно от принтирането на цели напълно функционални човешки органи ни делят множество години и милиони долари.
Клетките, принтирани чрез 3D обаче биха могли да се използват за изпитване на нови лекарства.
С помощта на сегашните методи, разходите по пускане на ново лекарство на пазара възлизат на 2.5 милиарда долара, а процесът може да отнеме над 10 години.
Дори и да бъде открит нов обещаваща кандидат за лекарство, вероятността за регулаторно одобрение е ниска: през 2016, одобрение получиха по-малко от 10% от лекарствата.
В началото на клиничните изпитвания, вероятността медикаментът да се появи на пазара е между 10 и 15 %.
Основната причина поради която лекарствата се провалят е слабата им ефективност при хората, въпреки обещаващите резултати в изпитванията с животни. Това несъответствие се дължи на различия във физиологията на отделните видове. Гризачите и другите животни, участници в изпитванията се различават значително от хората в множество отношения.
Технологията за 3D принтиране ни позволява да принтираме по-сложни 3D модели, пресъздаващи аспекти от черния дроб, бъбреците, сърдечните мускули. Тези модели са подходящи за изпитването и идентифицирането на нови фармацевтични молекули.
И макар на този етап участието на животни в изпитванията на нови лекарства да е неизбежно, регулаторни органи като Американската агенцията за храни и лекарства вече започнаха да обмислят въвеждането на алтернативни методи за определяне безопасността и ефикасността на лекарствата.
През 2013 Европейският съюз прокара закон, забраняващ употребата на животни за изпитване на козметични продукти на територията си.
Законът ускори развитието на технологията за 3D принтиране на кожа.
Източник: theconversation.com
