W monumentalnym skoku dla medycyny regeneracyjnej, naukowcy ze Stanford University w Stanach Zjednoczonych opracowali przełomową metodę projektowania i drukowania w 3D skomplikowanych sieci naczyniowych. Ta innowacja, opublikowana w czasopiśmie Science, obiecuje zrewolucjonizować tworzenie sztucznych narządów i rozwiązać krytyczny problem dostarczania tlenu i składników odżywczych w obrębie inżynierowanych tkanek.
Platforma algorytmiczna zespołu może generować sieci naczyniowe z prędkością do 230 razy większą niż obecne metody, symulując wzorce przepływu i ciśnienie. Technologia ta została wykorzystana do zaprojektowania sieci w ponad 200 modelach anatomicznych i inżynieryjnych. System tworzy struktury naczyniowe, które naśladują konstrukcję ludzkiego ciała, dostosowując się do różnych kształtów tkanek z niespotykaną dotąd prędkością.
„Udało nam się sprawić, że algorytm działa około 200 razy szybciej niż poprzednie metody i dostosowuje się do złożonych kształtów, takich jak narządy” – mówi główny autor badania. Możliwość skalowania biodrukowanych tkanek była ograniczona zdolnością do tworzenia naczyń krwionośnych. Nowy algorytm pozwala na tworzenie drzew naczyniowych, które wiernie naśladują architekturę naczyń w prawdziwych narządach.
Implikacje tego odkrycia są ogromne. Zdolność do szybkiego projektowania i drukowania sieci naczyniowych może pokonać główną przeszkodę w biofabrykacji. Może również prowadzić do spersonalizowanych terapii chorób naczyniowych. Zespół pracuje również nad indukowaniem naturalnego wzrostu najdrobniejszych naczyń włosowatych, których nie można wydrukować, oraz poprawą precyzji i szybkości biodrukarek.
Badania te mają szczególne znaczenie dla chirurgii serca u dzieci, gdzie występuje poważny niedobór narządów. Technologia ta może zaoferować bioinżynieryjne i regeneracyjne leczenie, modelując fizykę i wydajność potencjalnych sztucznych tkanek lub narządów, aby stworzyć projekty odpowiednie do biofabrykacji. Pewnego dnia mogłoby to zastąpić uszkodzone lub wadliwe tkanki.
Chociaż wyzwania pozostają, takie jak integracja wielu typów komórek i osiągnięcie perfuzji krwi w całej tkance, ta innowacja stanowi znaczący krok w kierunku tworzenia funkcjonalnych, drukowanych w 3D narządów. Mogłoby to zmienić krajobraz medycyny i zaoferować nadzieję pacjentom potrzebującym przeszczepów narządów i osobom cierpiącym na choroby naczyniowe.