Η προμήθεια δειγμάτων ανθρώπινου ιστού για βιολογικές έρευνες δεν είναι πάντα εύκολη. Παρόλο που οι επιστήμονες βρίσκουν αυτά τα δείγματα μέσω δωρεάς οργάνων ή από ανθρώπους που έχουν υποβληθεί σε χειρουργική επέμβαση, αυτά δεν αρκούν για τις έρευνες. Επιπλέον, υπάρχει περιορισμένη διαθεσιμότητα του συγκεκριμένου μεγέθους και τύπου δειγμάτων ιστού που απαιτούνται σε πολλές επιστημονικές μελέτες.
Μια ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο του Κάρντιφ στη Βρετανία αποφάσισε να αντιμετωπίσει το πρόβλημα αυτό κατασκευάζοντας τον δικό της χαμηλού κόστους και εύκολα προσβάσιμο εκτυπωτή, ικανό να παράγει δείγματα ανθρώπινου ιστού χρησιμοποιώντας ένα από τα πιο δημοφιλή παιχνίδια στον κόσμο.
Η εμφάνιση της τρισδιάστατης βιοεκτύπωσης έχει δώσει μια πιθανή λύση στη δυσκολία προμήθειας δειγμάτων ιστού. Αυτή η τεχνολογία περιλαμβάνει τη φόρτωση βιο-μελανιού, που περιέχει ζωντανά κύτταρα, σε ένα φυσίγγιο. Αυτό με τη σειρά του φορτώνεται στον βιοεκτυπωτή και αφού προγραμματιστεί, ο βιοεκτυπωτής εκτυπώνει το βιο-μελάνι, ώστε να σχηματίσει τρισδιάστατες δομές που στοχεύουν στην αναπαραγωγή του πολύπλοκου σχηματισμού του βιολογικού ιστού.
Σε αντίθεση με τις δισδιάστατες καλλιέργειες κυττάρων που αναπτύσσονται σε πλάκες, στις οποίες βασίζονται οι περισσότεροι επιστήμονες για μεγάλο μέρος της έρευνάς τους, οι βιοεκτυπωτές τους επιτρέπουν να αναπτύσσουν κύτταρα σε τρεις διαστάσεις. Και αυτό αναπαράγει καλύτερα την περίπλοκη αρχιτεκτονική της ανθρώπινης βιολογίας. Με άλλα λόγια, η τεχνολογία βιοεκτύπωσης επιτρέπει στους ερευνητές να κατασκευάζουν πιο συγκρίσιμα μοντέλα για τη μελέτη υγιών και νοσούντων ιστών.
Ωστόσο το πρόβλημα είναι ότι αυτά τα μηχανήματα είναι εξαιρετικά ακριβά με αποτέλεσμα λίγες ερευνητικές ομάδες να μπορούν να καλύψουν τέτοιου είδους δαπάνες.
«Αυτό μας έκανε να αναρωτηθούμε αν θα μπορούσαμε να κατασκευάσουμε τον δικό μας χαμηλού κόστους βιοεκτυπωτή. Έτσι αποφασίσαμε να το κάνουμε χρησιμοποιώντας Lego», γράφουν οι επιστήμονες στο άρθρο τους που δημοσιεύθηκε στο The Conversation.
«Γνωρίζαμε επίσης ότι το Lego είχε ήδη χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία τρισδιάστατων εκτυπωτών. Αλλά αυτό που δεν γνωρίζαμε ήταν αν θα μπορούσαμε να πάρουμε τη βασική ιδέα ενός τρισδιάστατου εκτυπωτή Lego – ο οποίος εκτυπώνει στερεές τρισδιάστατες δομές από πλαστικό – και να κατασκευάσουμε έναν που θα μπορούσε να εκτυπώσει μαλακό βιολογικό υλικό. Το αποτέλεσμα θα έπρεπε να είναι ακριβές, αξιόπιστο και σταθερό για να μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε στο εργαστήριό μας», λένε οι επιστήμονες.
Η ομάδα άρχισε να αναπτύσσει τον δικό της προσιτό, υψηλών προδιαγραφών βιοεκτυπωτή, χρησιμοποιώντας τυποποιημένα τουβλάκια Lego και συγκεκριμένα τα Lego Mindstorms και μια αντλία εργαστηρίου. Μια διεπιστημονική ομάδα μηχανικών και βιολόγων συνεργάστηκε για να σχεδιάσει, να κατασκευάσει και να προγραμματίσει τον βιοεκτυπωτή.
Ο βιοεκτυπωτής, η κατασκευή του οποίου κόστισε περίπου 560 ευρώ, επιτυγχάνει το απαιτούμενο επίπεδο ακρίβειας για την παραγωγή λεπτού βιολογικού υλικού. Ο τρόπος με τον οποίο το κάνει αυτό είναι εξαιρετικά απλός. Ένα ακροφύσιο εκτοξεύει μια ουσία που μοιάζει με υδρογέλη, η οποία είναι γεμάτη κύτταρα, πάνω σε ένα πιάτο. Στην καρδιά της συσκευής βρίσκεται ένας μίνι υπολογιστής Lego Mindstorms. Αυτή η συσκευή μετακινεί το πιάτο προς τα πίσω και προς τα εμπρός και από τη μία πλευρά στην άλλη, ενώ μετακινεί το ακροφύσιο πάνω και κάτω μηχανικά καθώς εξωθεί την υδρογέλη. Αυτές οι προγραμματιζόμενες κινήσεις δημιουργούν στρώματα κυττάρων για να αναπαράγουν την τρισδιάστατη δομή του ανθρώπινου ιστού, στρώμα προς στρώμα.
Ο βιοεκτυπωτής χρησιμοποιείται τώρα για τη δημιουργία στρωμάτων δερματικών κυττάρων, με στόχο ένα μοντέλο δέρματος πλήρους κλίμακας. Μπορεί επίσης να τροποποιηθεί με τη χρήση διαφορετικών τύπων ακροφυσίων για την εκτύπωση διαφορετικών τύπων κυττάρων, δημιουργώντας μια ποικιλία πολυπλοκότητας στα δείγματα ιστών.
«Είναι μια συναρπαστική ευκαιρία να μιμηθούμε τόσο το υγιές όσο και το άρρωστο δέρμα, να εξετάσουμε τις υπάρχουσες θεραπείες και να σχεδιάσουμε νέες για διάφορες δερματικές ασθένειες», γράφουν στο άρθρο τους οι ερευνητές.
Οι ερευνητές έχουν δημοσιεύσει εδώ τις οδηγίες κατασκευής του βιοεκτυπωτή.
«Σε μια εποχή που η χρηματοδότηση της έρευνας είναι τόσο περιορισμένη, προσφέρουμε μια ανοιχτού κώδικα, προσβάσιμη και προσιτή εναλλακτική λύση για ένα ζωτικής σημασίας κομμάτι εξοπλισμού που ξεπερνά τον προϋπολογισμό των περισσότερων ερευνητών. Πολύ απλά, θέλουμε ο βιοεκτυπωτής μας να δώσει τη δυνατότητα στους ερευνητές να διεξάγουν πρωτοποριακή έρευνα, διότι αυτό θα οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση της βιολογίας και σε περαιτέρω βελτίωση της ανθρώπινης υγείας», καταλήγουν οι ερευνητές.
ΠΗΓΗ: The Conversation
Πηγή: ertnews.gr
