Jak chtějí lékaři vyzrát na kardiovaskulární choroby? Umělou tkání vyrobenou 3D tiskem

Výzkumníci z University of Colorado Boulder se pochlubili vývojem průkopnické 3D techniky tisku, která dokáže vytvořit komplexní geometrii ohebných tepen a žilek. Pokud se nová metoda osvědčí, v budoucnu by mohla být použita k výrobě umělých cév a tkání orgánů.

Cévy a tkáně na míru

Studie, publikovaná v časopise Nature Communications, popisuje metodu tisku jako nanášení jedné vrstvy na druhou, která obsahuje jemně zrnitou, programovatelnou kontrolu nad rigiditou (tuhost, nepružnost). Díky takové možnosti jsou výzkumníci schopni napodobit složitou geometrii cév, která je obecně vysoce strukturovaná, a přesto až překvapivě pružná. V případě úspěchu vývojáři nevylučují lepší, a zejména personalizační způsob léčení pacientů trpících hypertenzí a jinými cévními chorobami. „Cílem bylo přidat do 3D struktur nezávislé mechanické vlastnosti, jež mohou napodobovat přirozené tkáně těla. Tato technologie nám umožňuje vytvářet mikrostruktury, které lze přizpůsobit modelům onemocnění,“ vysvětlil vedoucí studie Xiaobo Yin, docent působící na oddělení strojního inženýrství UK Boulder.

3D materiál menší než vlas

Zúžení tepen je spojeno s kardiovaskulární chorobou. Vývoj životaschopné náhrady artérií a tkání se však historicky ukázal jako velmi náročný. K překonání nemalých technických překážek ovšem vědci našli unikátní způsob, jak využít přítomnosti kyslíku při vytváření konečné podoby struktury prostřednictvím 3D tisku. Paradoxně právě kyslík dříve způsoboval odborníkům nemalé trable, neboť byl strůjcem neúplného vytvrzení určitých míst. Pokročilá metoda však inženýrům umožňuje udržet plnou kontrolu nad migrací kyslíku, čímž mohou určovat, které oblasti daného objektu budou tvrdší nebo naopak měkčí. Takových výsledků jsou přitom schopni dosáhnout při zachování požadované geometrie. „Jedná se o povzbudivý první krok k našemu cíli vytvořit struktury, které fungují jako zdravá buňka,“ doplnil Yonghui Ding, spoluautor výzkumu.

Jako hmatatelnou ukázku inženýři představili malou postavu válečníka, která byla vytištěna tak, aby vnější vrstvy cév zůstaly tvrdé, zatímco vnitřní měkké. Tiskárna o velikosti tabletu je v současné době schopna pracovat s biomateriály až do velikosti 10 mikronů, což je hodnota zhruba odpovídající jedné desetině tloušťky lidského vlasu. Výzkumníci však věří, že se avizované míry ještě zmenší: „Vidíme obrovskou příležitost pro tuto technologii a potenciál pro výrobu umělých tkání,“ uzavřel Xiaobo Yin.

Text: Petr Smejkal