Drukarki 3D umożliwiają wytwarzanie różnych elementów w ciągu kilku godzin. Metoda druku 3D jest wykorzystywana w wielu dziedzinach. Okazuje się, że ta metoda może też pomóc w naprawie uszkodzonych części mózgu. Dowiedli tego naukowcy z Wielkiej Brytanii z Oxford University, a całe badanie zostało przedstawione na łamach pisma „Nature Communications”.
Drukarka 3D pomoże w urazowych uszkodzeniach mózgu?
Do urazowych uszkodzeń mózgu dochodzi na skutek działania zewnętrznej siły. Uszkodzenia mózgu, które są wynikiem na przykład urazu, udaru mózgu lub wynikają z operacyjnego usunięcia guza mózgu (jako skutek uboczny), często skutkują dużym uszkodzeniem kory mózgowej (zewnętrznej warstwy mózgu). W konsekwencji pacjenci mają problem z poruszaniem się, komunikacją, a także funkcjonowaniem w zakresie poznawczym. Aktualnie nie ma skutecznych metod leczenia poważnych uszkodzeń mózgu. Nadzieję na to dają jednak brytyjscy badacze.
W przyszłości skuteczną metodą leczenia urazów mózgu może okazać się metoda polegająca na wszczepieniu pacjentom implantów, pochodzących z ich własnych komórek macierzystych. Nie gwarantuje to jednak, że będą one naśladowały architekturę mózgu. Naukowcy wykazali jednak, że komórki nerwowe można wydrukować dwuwarstwowo za pomocą drukarki 3D, by to robiły.
„Naprawa” uszkodzonego mózgu – badania
Naukowcy na potrzeby badania stworzyli strukturę korową powstałą z indukowanych ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych (hiPSC). Okazało się, że są one w stanie wytwarzać komórki, które występują w większości tkanek w ciele człowieka. Z uwagi na to, że pochodzą one od samego pacjenta – nie ma obaw, że wystąpi ich odrzucenie.
Naukowcy dzięki specjalnym czynnikom wzrostu oraz substancjom chemicznym komórki hiPSC podzielili neuronalne komórki progenitorowe dla dwóch warstw kory mózgowej. Następnie badacze umieścili je w specjalnym roztworze, w konsekwencji czego powstały dwa „biotusze”, których użyto do druku (dzięki temu możliwe było uzyskanie dwuwarstwowej struktury). Komórki stworzone za pomocą drukarki 3D zostały umieszczone w mózgach myszy, gdzie zintegrowały się strukturalnie i funkcjonalnie. Autorzy badania są zdania, ze tę technikę będzie można przekształcić w metody leczenia urazów mózgu, które będą dostosowane do indywidualnych potrzeb pacjenta.
„Ten postęp stanowi znaczący krok w kierunku wytworzenia materiałów o pełnej strukturze i funkcji naturalnych tkanek mózgowych. Prace zapewnią niepowtarzalną okazję do zbadania działania kory ludzkiej i w dłuższej perspektywie dadzą nadzieję osobom, które doznały urazów mózgu” – powiedział główny autor, dr Yongcheng Jin (Wydział Chemii, University of Oxford).
Przyszłość druku 3D w leczeniu urazów mózgu
Badacze zamierzają udoskonalić technikę druku kropelkowego, by możliwe było stworzenie złożonej, wielowarstwowej tkanki kory mózgowej, która w jeszcze bardziej realistyczny sposób przypominałaby architekturę ludzkiego mózgu. Dodatkowo zmodyfikowane tkanki mogą również zostać wykorzystane do oceny leków, a także badań rozwoju mózgu.
„Rozwój ludzkiego mózgu to delikatny i wyrafinowany proces ze zdefiniowaną choreografią. Naiwnością byłoby sądzić, że możemy go w całości odtworzyć w laboratorium. Jednak nasz projekt dotyczący druku 3D wskazuje na znaczący postęp w kontrolowaniu losów i rozmieszczenia ludzkich iPSC w celu utworzenia podstawowych jednostek funkcjonalnych kory mózgowej” – zauważył starszy autor badania, profesor Zoltán Molnár (Wydział Fizjologii, Anatomii i Genetyki).
Czytaj też:
Szczepionka na raka piersi zmieniła życie pacjentki. Jak działa preparat?Czytaj też:
Czy oddawanie szpiku boli? Odpowiedź może zaskoczyć