A PHP Error was encountered

Severity: Notice

Message: Only variable references should be returned by reference

Filename: core/Common.php

Line Number: 257

A PHP Error was encountered

Severity: Warning

Message: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/biomagaz/cwcms_core/system/core/Exceptions.php:185)

Filename: core/Security.php

Line Number: 188

A PHP Error was encountered

Severity: Warning

Message: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/biomagaz/cwcms_core/system/core/Exceptions.php:185)

Filename: libraries/Session.php

Line Number: 672

BIO Magazine - Με τη 3D εκτύπωση θα δημιουργούμε εξατομικευμένα μοσχεύματα Δεκέμβριος 2015
Δεκέμβριος 2015 No38

BIO Interview

Με τη 3D εκτύπωση θα δημιουργούμε εξατομικευμένα μοσχεύματα
Με τη 3D εκτύπωση θα δημιουργούμε εξατομικευμένα μοσχεύματα

Η 3D εκτύπωση και οι προοπτικές εφαρμογής της στην Ιατρική

Πρόσφατα, στο πλαίσιο της έκθεσης 3D Printing, που πραγματοποιήθηκε στη Στέγη Γραμμάτων και Τεχνών του Ιδρύματος Ωνάση, φιλοξενήθηκαν 80 αντικείμενα και βίντεο από 36 πρωτοπόρους καλλιτέχνες, σχεδιαστές και επιστημονικές ομάδες από ολόκληρο τον κόσμο, που χρησιμοποιούν την τεχνολογία για να υλοποιήσουν ό,τι δεν μπορούν να κάνουν με τα συμβατικά μέσα, ανατρέποντας συχνά τις υπάρχουσες θεωρίες. Η έκθεση παρουσίαζε την επιρροή της τρισδιάστατης εκτύπωσης στο design, την αρχιτεκτονική, τη μόδα, την επιστήμη και την τέχνη. Το έκθεμα που κέντρισε το ενδιαφέρον μας ήταν η καρδιά από τρισδιάστατα εκτυπωμένα μέρη, η οποία δημιουργήθηκε με σκοπό να προσφέρει τη δυνατότητα καλύτερης εκπαίδευσης στους φοιτητές της ιατρικής, καθώς προσομοιάζει με μια ανθρώπινη καρδιά. 

Ο δημιουργός της, Richard Arm και οι συνεργάτες του, χρησιμοποίησαν την αξονική τομογραφία, για να αποτυπώσουν με ακρίβεια την εσωτερική δομή και πυκνότητα των τμημάτων της καρδιάς, ενώ η χρήση τζελ σιλικόνης κατά την εκτύπωση, επιτρέπει στην ανθρώπινη αφή να διαχωρίζει την ποιότητα των ιστών. Η καρδιά με τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα στοιχεία ζυγίζει δύο κιλά και οι διαστάσεις της είναι 12 εκ. x 9 εκ. x 6 εκ. Προς το παρόν, δεν μπορεί να αντικαταστήσει την ανθρώπινη καρδιά, όμως η προοπτική κατασκευής εξατομικευμένων μοσχευμάτων με τη 3D εκτύπωση ανοίγει νέους ορίζοντες έρευνας στην Ιατρική. Για το ρόλο του 3D printing στον τομέα της εμβιομηχανικής, για τις προκλήσεις που παρουσιάζει η τρισδιάστατη εκτύπωση για την κατασκευή οργάνων για μεταμόσχευση αλλά και για τις δυνατότητες αλλά και τους περιορισμούς που υπάρχουν, μίλησαν στο biomagazine.gr ο δημιουργός του εκθέματος της τρισδιάστατα εκτυπωμένης καρδιάς, Richard Arm, ερευνητής του Πανεπιστημίου Nottingham Trent της Βρετανίας και ο συνεργάτης του Εμμανουήλ Παπασταύρου, υποψήφιος διδάκτωρ στο ίδιο Πανεπιστήμιο.

 

 

Richard Arm: «Η εκτύπωση ζωντανών κυττάρων
είναι μία μεγάλη πρόκληση»

Κύριε Arm, όσο και αν, αρχικά, μας φαινόταν απίστευτο, η 3D ψηφιακή εκτύπωση με τις πρώτες  πειραματικές εφαρμογές της μας έχει πείσει ότι μπορεί να βοηθήσει σε πολλά και κρίσιμα πεδία και μας έχει καταπλήξει με τις προοπτικές που ανοίγει στην ιατρική. Ποιο είναι κατά τη γνώμη σας το πιο προκλητικό πεδίο εφαρμογής της;

Θα έλεγα ότι το πιο προκλητικό πεδίο εφαρμογής της 3D ψηφιακής εκτύπωσης είναι τα υλικά. Είναι αλήθεια ότι έχουμε αναπτύξει τεχνολογίες που προσφέρουν πολύ υψηλή ανάλυση, αλλά στον τομέα των υλικών δεν έχουμε κάνει ακόμα αρκετά.


ιατρικό εκπαιδευτικό ομοίωμα

Στην παρουσίασή σας, αναφερθήκατε σε projects που θα κατασκευάσετε μελλοντικά και αφορούν μοντέλα που αιματώνονται, που αναπνέουν που έχουν χτύπο καρδιάς. Μιλήστε λίγο για αυτά.

Δεν μπορώ να πω πολύ συγκεκριμένα πράγματα, επειδή βρισκόμαστε ακόμα στο στάδιο της ανάπτυξης του project και πολλές λεπτομέρειες είναι απόρρητες, προς το παρόν.

Θα μπορούσαμε να πούμε ότι -κατά την εκπαίδευση- στο ιατρικό μοντέλο, στο ομοίωμα, θα υπάρχει λειτουργία ανάλογη της αιμάτωσης και, όταν υπάρχει μεγάλη απώλεια αίματος ή πέφτει η πίεση του αίματος, το ομοίωμα θα καταρρέει.

Η εφαρμογή του μηχανισμού της αναπνοής είναι πιο απλή, βασίζεται στην εισπνοή και εκπνοή, το ίδιο και του χτύπου της καρδιάς. Περισσότερες λεπτομέρειες δεν μπορώ να αναφέρω.


Μέρη που αποτελούν το ομοίωμα της καρδιάς

 

Υπάρχει κάτι που πιστεύετε ότι δεν μπορείτε να καταφέρετε όσο και αν προοδεύσει η επιστήμη και η τεχνογνωσία;

Η εκτύπωση ζωντανών κυττάρων είναι μία μεγάλη πρόκληση, αν ποτέ συμβεί.

Η εκτύπωση των εργαλείων και των δομών στο εργαστήριο για την περαιτέρω ανάπτυξη είναι μία ρεαλιστική έρευνα που συνεχίζεται, αλλά η εκτύπωση ζωντανών κυττάρων δεν ξέρω αν ποτέ επιτευχθεί.

 

 

Ποιο project αποτελεί τη μεγαλύτερη φιλοδοξία σας;

Η εκτύπωση, η κατασκευή του ομοιώματος ενός ολόκληρου του σώματος αποτελεί τη μεγαλύτερη φιλοδοξία μου.

Προς το παρόν δουλεύουμε (για την προσομοίωση μίας επέμβασης) το θώρακα, που περιλαμβάνει την καρδιά, τους πνεύμονες, το δέρμα, τα οστά, κάποιους ιστούς, αλλά το να δημιουργήσω ένα ολόκληρο λειτουργικό σώμα είναι η μεγαλύτερη έμπνευση και πρόκληση για μένα.


ομοίωμα κορμού

 

 

Εμμανουήλ Παπασταύρου: «Με τη 3D εκτύπωση θα δημιουργούμε εξατομικευμένα μοσχεύματα»

 

Κύριε Παπασταύρου, ποιος είναι ο ρόλος της τρισδιάστατης εκτύπωσης στον τομέα της εμβιομηχανικής;

Στον τομέα της βιοτεχνολογίας, η τρισδιάστατη εκτύπωση προσφέρει καλύτερα μοντέλα ιστών για προκλινικές μελέτες κατά την έρευνα και ανάπτυξη φαρμάκων. Τα μοντέλα αυτά μπορούν, επίσης, να χρησιμοποιηθούν για την κατανόηση σύνθετων βιολογικών μηχανισμών. Μία ακόμη εντυπωσιακή θα έλεγα εφαρμογή είναι ο σχεδιασμός νανορομπότ για στοχευμένες θεραπείες. Συνθετικές αλληλουχίες γενετικού υλικού μπορούν να αναδιπλωθούν και να συνδυαστούν μεταξύ τους σε δισδιάστατα ή και τρισδιάστατα σχήματα. Με τη χρήση της τρισδιάστατης εκτύπωσης, μπορούμε να πετύχουμε αποτελεσματικότερο σχεδιασμό τέτοιων νανορομπότ, προσομοιώνοντας την αντίστοιχη διεργασία συναρμολόγησης τους σε μεγαλύτερη κλίμακα.

Στο χώρο της εκτύπωσης οργάνων, τα περισσότερα μέχρι στιγμής projects βρίσκονται σε εμβρυακό στάδιο και χρησιμοποιούν μόνο δύο ή τρεις διαφορετικούς τύπους κυττάρων. Όργανα όπως τα νεφρά αποτελούνται από 30 διαφορετικά είδη κυττάρων, κάτι που καθιστά σχεδόν αδύνατη την αντιγραφή κύτταρο προς κύτταρο ενός βιολογικού οργάνου.


Εκτυπωμένα όργανα και οστά προς τελική χρήση

 

Για το λόγο αυτό, υπάρχει μία σχολή σκέψης που υποστηρίζει ότι δεν είναι απαραίτητη η μίμηση της δομής ενός ολοκληρωμένου βιολογικού οργάνου. Θα μπορούσαμε εναλλακτικά να εκτυπώσουμε τα κύτταρα κατά τρόπο τέτοιο ώστε να μιμούμαστε τα πρώτα στάδια της ανάπτυξης ενός οργάνου σε ένα έμβρυο. Τα κύτταρα μπορούν εν συνεχεία μόνα τους να σχηματίσουν το επιθυμητό όργανο μέσα σε ένα βιοαντιδραστήρα.

 

Πρόσφατα, στο "Science Translational Medicine", δημοσιεύτηκε το επιτυχές αποτέλεσμα δοκιμής σε πρόβατα τεχνικής αναγέννησης μηνίσκου, χρησιμοποιώντας 3D τυπωμένο εμφύτευμα. Για ποια άλλα όργανα πιστεύετε ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί η 3D απεικόνιση ως βάση για τη δημιουργία μοσχεύματος;

 

Η τρισδιάστατη απεικόνιση οργάνων είναι η πλέον κατάλληλη μέθοδος για την κατασκευή εξατομικευμένων μοσχευμάτων. Το ζητούμενο στην παρούσα φάση είναι η ανάπτυξη κατάλληλου software για το σχεδιασμό και την εκτύπωση συνθετικών οργάνων με τη χρήση voxels, δηλαδή τρισδιάστατων pixels, όπου κάθε voxel αντιστοιχεί σε συγκεκριμένο τύπο κυττάρου ή υλικού συγκεκριμένης χημικής σύστασης.

 

 

Ποιοι είναι οι περιορισμοί που υπάρχουν για να δημιουργηθεί ένα βιώσιμο μόσχευμα καρδιακού μυ, βασισμένο στη  3D απεικόνιση;

 

Οι προκλήσεις στον τομέα της βιοτεχνολογίας είναι πολλές. Παράλληλα με την ανάπτυξη νέων τεχνικών εκτύπωσης είναι απαραίτητη και η ανάπτυξη κατάλληλων βιοαντιδραστήρων που να παρέχουν χημικά, μηχανικά ή και ηλεκτρικά ερεθίσματα, μιμούμενοι το φυσικό περιβάλλον ενός καρδιακού μυός. Η απλή τοποθέτηση κυττάρων σε συγκεκριμένα σημεία, αντιγράφοντας τοπογραφίες  βιολογικών οργάνων δεν είναι αρκετή για να δώσει σε ένα συνθετικό όργανο ζωή. Επίσης, είναι απαραίτητη η εκτύπωση αγγειακού συστήματος που να παρέχει θρεπτικά συστατικά και οξυγόνο στα κύτταρα. Τέλος, οι υψηλές αναλύσεις που απαιτούνται έχουν σαν αποτέλεσμα μία χρονοβόρα διαδικασία παρασκευής, γεγονός που μειώνει τη βιωσιμότητα των κυττάρων στο τελικό όργανο.

 

Οι R. Arm και Ε. Παπασταύρου με τη τρισδιάστατα εκτυπωμένη καρδιά
κατά τη διάρκεια της έκθεσης

Συνέντευξη: Ρούλα Σκουρογιάννη

<< Επιστροφή στην λίστα

© BIO | info@biomagazine.gr

Powered by CreativeWorks