Specialiștii în biomedicină de la Universitatea din Melbourne (Australia) au inventat un sistem de imprimare 3D (o bioimprimantă), capabil să fabrice structuri care imită fidel diversele țesuturi din corpul uman, de la țesutul moale al creierului la materiale mai dure precum cartilajul și osul.
Această tehnologie de ultimă oră oferă cercetătorilor în domeniul cancerului un instrument avansat de replicare a unor organe și țesuturi specifice, îmbunătățind semnificativ potențialul de predicție și dezvoltare a unor noi terapii farmaceutice.
Reușita ar putea deschide calea pentru descoperirea de medicamente mai avansate, cu proceduri etice, reducând necesitatea testelor pe animale.
Un articol care descrie sistemul 3D a fost publicat în revista Nature.
„Pe lângă îmbunătățirea drastică a vitezei de imprimare, abordarea noastră permite un anumit grad de poziționare a celulelor în țesuturile imprimate. Poziționarea incorectă a celulelor este un motiv important pentru care majoritatea bioimprimatoarelor 3D nu reușesc să producă structuri care să reprezinte cu exactitate țesutul uman”, a declarat într-un comunicat prof. David Collins ;eful laboratorului de biologia microsistemelor de la Universitatea din Melbourne.
La fel cum o mașină necesită ca componentele sale mecanice să fie aranjate cu precizie pentru a funcționa corect, la fel și celulele din țesuturile uman trebuie să fie organizate corect, explică specialistul. Bioimprimantele 3D actuale depind de alinierea naturală a celulelor fără ghidare, ceea ce prezintă limitări semnificative.
„Sistemul nostru, pe de altă parte, utilizează unde acustice generate de o bulă care vibrează pentru a poziționa celulele în cadrul structurilor imprimate 3D. Această metodă oferă startul necesar pentru ca celulele să se dezvolte în țesuturile complexe întâlnite în corpul uman”, a precizat cercetătorul australian.
Majoritatea bioimprimantelor 3D disponibile în comerț se bazează pe o abordare lentă, de fabricare strat cu strat, care prezintă mai multe provocări.
Această metodă poate dura ore pentru a finaliza un produs, punând în pericol viabilitatea celulelor vii în timpul procesului de imprimare. În plus, odată imprimate, structurile celulare trebuie transferate cu grijă în vase standard de laborator pentru analiză și imagistică – o etapă delicată care riscă să compromită integritatea acestor structuri fragile.
Echipa de cercetare de la Universitatea din Melbourne a răsturnat complet procesul actual prin dezvoltarea unui sistem sofisticat bazat pe optică, înlocuind necesitatea unei abordări strat cu strat.
Tehnica inovatoare utilizează bule care vibrează pentru imprimarea 3D a structurilor celulare în doar câteva secunde, ceea ce este o metodă de aproximativ de 350 de ori mai rapidă decât cele tradiționale și permite cercetătorilor să reproducă cu acuratețe țesuturile umane cu rezoluție celulară.
Prin reducerea drastică a timpului de imprimare 3D și prin imprimarea direct în vase de laborator standard, echipa a reușit să crească semnificativ rata de supraviețuire a celulelor, eliminând în același timp necesitatea manipulării fizice, asigurându-se că structurile imprimate rămân intacte și sterile pe tot parcursul procesului.
Studentul la doctorat Callum Vidler, autorul principal al acestei lucrări, a declarat că tehnologia revoluționară a generat deja entuziasm în sectorul cercetării medicale.
„Biologii recunosc potențialul imens al bioimprimării, dar, până acum, acesta a fost limitat la aplicații cu un randament foarte scăzut”, spune el.
„Am dezvoltat tehnologia pentru a aborda această lacună, oferind progrese semnificative în ceea ce privește viteza, precizia și consecvența, ceea ce creează o punte crucială între cercetarea de laborator și aplicațiile clinice”, spune cercetătorul.
Până în prezent, echipa a implicat interacțiuni cu peste 60 de cercetători din instituții precum Centrul de cancer Peter MacCallum, din Australia, facultatea de medicină a universității americane Harvard și Centrul de cancer Sloan Kettering din New York, iar feedback-ul acestora a fost extrem de pozitiv, spun autorii.