Μικρά, τούβλα τυπωμένα με τρισδιάστατα γράμματα έχουν σχεδιαστεί για να θεραπεύσουν τα σπασμένα κόκαλα – και θα μπορούσαν μια μέρα να οδηγήσουν σε εργαστηριακά όργανα για ανθρώπινη μεταμόσχευση. Εμπνευσμένο από μπλοκ Lego, τα μικρά, κοίλα τούβλα χρησιμεύουν ως ικριώματα πάνω στα οποία τόσο σκληρός όσο και μαλακός ιστός μπορούν να αναγεννηθούν καλύτερα από τις σημερινές τυπικές μεθόδους αναγέννησης, σύμφωνα με νέα έρευνα που δημοσιεύθηκε στο Advanced Materials . Κάθε τούβλο έχει κύβος 1,5 χιλιοστά ή περίπου το μέγεθος ενός μικρού ψύλλου.
“Το ικρίωμα που εκκρεμεί με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας είναι εύκολο στη χρήση. Μπορεί να στοιβάζεται μαζί όπως το Legos και να τοποθετηθεί σε χιλιάδες διαφορετικές διαμορφώσεις για να ταιριάζει με την πολυπλοκότητα και το μέγεθος σχεδόν κάθε κατάστασης”, δήλωσε ο Luiz Bertassoni, Ph.D., ο οποίος ηγήθηκε της τεχνολογίας ανάπτυξη και είναι αναπληρωτής καθηγητής στην Οδοντιατρική Σχολή OHSU και αναπληρωτής καθηγητής βιοϊατρικής μηχανικής στην Ιατρική Σχολή OHSU.
Ο Bertassoni συνεργάστηκε με συναδέλφους από το OHSU, το Πανεπιστήμιο του Όρεγκον, το Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης και το Πανεπιστήμιο Mahidol στην Ταϊλάνδη για την ανάπτυξη και αξιολόγηση της τεχνολογίας. Όταν στοιβάζονται μεταξύ τους, τα μικροκλωβιά έχουν σχεδιαστεί για να επιδιορθώνουν σπασμένα οστά καλύτερα από τις σημερινές μεθόδους. Οι ορθοπεδικοί χειρουργοί συνήθως επιδιορθώνουν πιο περίπλοκα κατάγματα οστών εμφυτεύοντας μεταλλικές ράβδους ή πλάκες για σταθεροποίηση του οστού και στη συνέχεια εισάγοντας βιοσυμβατά υλικά σκαλωσιάς συσκευασμένα με σκόνες ή πάστες που προάγουν την επούλωση.
Ένα μοναδικό πλεονέκτημα αυτού του νέου συστήματος σκαλωσιάς είναι ότι τα κοίλα μπλοκ του μπορούν να γεμίσουν με μικρές ποσότητες πηκτής που περιέχουν διάφορους αυξητικούς παράγοντες που είναι ακριβώς τοποθετημένοι πλησιέστερα εκεί όπου χρειάζονται. Η μελέτη διαπίστωσε ότι μπλοκ γεμάτα παράγοντα ανάπτυξης τοποθετημένα κοντά σε επισκευασμένα οστά αρουραίου οδήγησαν σε περίπου τριπλάσια αύξηση των αιμοφόρων αγγείων από το συμβατικό υλικό ικριώματος.
“Η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης μικροκασέτας βελτιώνει την επούλωση διεγείροντας τον σωστό τύπο κυττάρων για ανάπτυξη στο σωστό μέρος και την κατάλληλη στιγμή”, δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Ramesh Subbiah, Ph.D., μεταδιδακτορικός μελετητής στο Bertassoni’s Εργαστήριο OHSU που ειδικεύεται στην παράδοση αυξητικών παραγόντων. «Μπορούν να τοποθετηθούν διαφορετικοί αυξητικοί παράγοντες μέσα σε κάθε μπλοκ, επιτρέποντάς μας να επισκευάσουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια και ταχύτερα τον ιστό».
Οι μικρές συσκευές είναι αρθρωτές και μπορούν να συναρμολογηθούν για να χωρέσουν σε σχεδόν οποιοδήποτε χώρο. Όταν συνδυάζουμε τμήματα μπλοκ που περιέχουν τέσσερα στρώματα τούβλων από τέσσερα-τέσσερα, οι ερευνητές εκτιμούν ότι μπορούν να δημιουργηθούν περισσότερες από 29.000 διαφορετικές διαμορφώσεις.
Ο Bertassoni και οι συνάδελφοί του φαντάζονται επίσης ότι η τεχνολογία εκτύπωσης 3-D θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να θεραπεύσει τα οστά που πρέπει να αποκοπούν για θεραπεία καρκίνου, για διαδικασίες σπονδυλικής σύντηξης και για να δημιουργήσουν εξασθενημένα οστά γνάθου μπροστά από ένα οδοντικό εμφύτευμα.
Και, αλλάζοντας τη σύνθεση των τρισδιάστατων εκτυπωμένων υλικών της τεχνολογίας, οραματίζονται ότι θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή ή επιδιόρθωση μαλακών ιστών. Με σημαντικά περισσότερη έρευνα, ελπίζουν ότι η προσέγγιση του αρθρωτού μικροφάγου θα μπορούσε ακόμη και να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή οργάνων για μεταμόσχευση. Ο Bertassoni και η ομάδα του θα διερευνήσουν περαιτέρω την απόδοση των μικροκαταστημάτων στην επισκευή των οστών. Σχεδιάζουν να δοκιμάσουν την ικανότητα της τεχνολογίας να επιδιορθώσει πιο περίπλοκα κατάγματα οστών σε αρουραίους ή μεγαλύτερα ζώα.