A sérült porcszövet növekedése és pótlása egy úttörő 4D nyomtatási technológia segítségével - ezen dolgozik a DWI - Leibniz Institute for Interactive Materials és az RWTH Aachen University interdiszciplináris csapata. A kutatók öt évre szóló, mintegy 10 millió eurós támogatást kapnak a Werner Siemens Alapítványtól, hogy a TriggerINK projekt keretében egy különleges tulajdonságokkal rendelkező, úgynevezett bio tintát fejlesszenek ki - írja sajtóközleményében az RWTH Aachen.
Az emberi test számtalan különböző szerkezetű és néha igen összetett szövetből áll. Ha ezek a szövetek károsodnak, az orvostudománynak komoly kihívásokkal kell szembenéznie, ha helyre akarják hozni a sérüléseket. Bár léteznek eljárások a térd porcának helyreállítására, ezek a beavatkozások nem eredményeznek hosszú távú megoldást a sérült szövet pótlására és funkciójának visszanyerésére. Ráadásul gyakran több beavatkozásra is szükség van, mivel a kezelések nem vezetnek stabil, egészséges és működőképes porcokhoz.
A szövetpótlás alternatív technológiája
A DWI-RWTH csapata a TriggerINK projektben a szövetpótlás alternatív technológiájának kifejlesztését tűzte ki célul, amelyet Laura De Laporte, a fejlett anyagok és biomedicina professzora vezet, a csapatot Stefan Hecht (3D fénynyomtatás), Andreas Herrmann (gyógyszerfelszabadítás ultrahanggal) és Matthias Wessling (vegyészmérnök) professzorok egészítik ki. A TriggerINK a 4D nyomtatás innovatív elvét alkalmazza, amelyhez egy speciális biofestéket terveznek. A 4D nyomtatás a 3D nyomtatási technológia továbbfejlesztése: A hagyományos 3D nyomtatás során gyakran rétegről rétegre visznek fel egymásra egy anyagot, így létrehozva egy háromdimenziós struktúrát - például egy kockát. "A további tényező, amely a 4D nyomtatásnak a nevét is adja, az "idő": olyan speciális összetevőket építünk be a tintába, amelyek nagyon meghatározott időpontokban reagálnak a külső ingerekre. Például a kockánál maradva a nyomtatott anyag mozgatása fény hatására lehetséges, a bioaktív komponensek pedig igény szerint ultrahanggal szabadulhatnak fel" - magyarázta De Laporte.
A csapat most a TriggerINK segítségével egy új módszert szeretne kifejleszteni a sérült testszövetek pótlására: 4D struktúrák nyomtatásával közvetlenül az érintett sebbe. A technológia teszteléséhez a kutatók a térdízület porcát választották ki. "Számos kihívással kell szembenéznünk, ha egészséges szöveteket szeretnénk visszanöveszteni a sérült területeken. Például a nyomtatott anyagnak nagyon specifikus szerkezettel kell rendelkeznie, amely a természetes megfelelőjéhez hasonló. Ezért pórusokat és igazodó struktúrákat tartalmaz, amelyek nagyon fontosak ahhoz, hogy a beszivárgó sejteket olyan szövetek kialakítására irányítsák, amelyek képesek betölteni a funkciójukat, és - a térdízület esetében - ellenállni a nyomásnak vagy a súrlódási igénybevételnek" - magyarázta Matthias Wessling professzor. Kutatásai többek között a rendezett struktúrák nyomtatásának folyamattechnikai követelményeire összpontosítanak.
A Bio-ink tulajdonságai
A TriggerINK ötlete olyan lépéseket foglal magában, amelyek a nyomtatási folyamat során egymásba folynak. "A cél az, hogy a Bio-ink-réteget szakszerűen nyomtassuk a sebbe. Különböző összetevőket tartalmaz, amelyek például fénysugárzásra reagálnak. Így a nyomtatási folyamat során olyan keresztkötések jönnek létre, amelyek tartóvázat és pórusokat képeznek" - magyarázta Hecht, akinek laboratóriumaiban ilyen speciális fényérzékeny építőelemeket fejlesztenek ki. "Orvosi termék kifejlesztésére törekszünk - ami azt jelenti, hogy a klinikai felhasználók szemlélete is nélkülözhetetlen számunkra. Ezért az orvostudomány és a molekuláris sejtbiológia jeles kollégái is kísérnek és tanácsokkal látnak el bennünket" - mondta Stefan Hecht professzor.
A tintához a csapat egy olyan technológiát fog használni, amelyet Laura De Laporte fejlesztett ki és szabadalmaztatott, az ANISOGEL ugyanis az idegsejtek irányított növekedésére hat. A Bio-ink továbbá kapszulázott növekedési faktorokat és immunmoduláló hatóanyagokat fog tartalmazni. "Ezek az ultrahang segítségével szükség esetén felszabadulhatnak, és így a gyógyulási folyamatot hivatottak támogatni" - magyarázta Andreas Herrmann professzor. Ő a hatóanyag-felszabadítás és -szállítás alternatív rendszereire specializálódott.
