Videó:

A “műtét utáni szövődmények” egy homályos és ijesztő kifejezés, amely a műtét után kialakuló másodlagos állapotokra, például fertőzésekre utal. Tanulmányok szerint ezek a szövődmények világszerte több mint 50 millió beteget érintenek, és nagyobb valószínűséggel jelentkeznek a magas jövedelmű országokban, például az Egyesült Államokban, ahol a műtétek gyakoribbak.

A helyreállító és kozmetikai műtétek esetében, amelyekből az Amerikai Plasztikai Sebészek Társasága szerint 2018-ban összesen 22 millió volt az Egyesült Államokban, ez a kockázat különösen érezhető, mivel invazívak. Ezt a kockázatot azonban forradalmasíthatja egy új felfedezés. Új 3D bioprinting technikák alkalmazásával kínai, amerikai és belga biogyógyászok és szövetmérnökök felfedezték, hogyan lehet nem invazív módon testrészeket és szerveket növeszteni az élő bőr alatt.

A 3D bioprinting új megközelítése és lehetővé teszi a nem invazív szövetnövekedést és a sebgyógyulást. Úgy működik, hogy bioink sejteket – a 3D bioprintingben hagyományosan használt adalékanyagot – injektálnak a bőr alá, majd közeli infravörös fényt használnak a szövetbe való behatoláshoz, és testre szabható építési mintákat – például egy fület vagy egy absztrakt alakzatot – visznek át az újonnan injektált sejtekre.

A fül mindössze 20 másodperc alatt kezdett kialakulni.

A Science Advances című folyóiratban pénteken megjelent új tanulmányban a csapat elmagyarázza, hogy megközelítésük hogyan különül el a 3D bioprinting területén végzett korábbi munkáktól.

“Jelenleg a 3D nyomtatott makroszintű termékek in vivo alkalmazási stratégiái a sebészeti beültetésre vagy az in situ 3D nyomtatásra korlátozódnak a kitett traumán, mindkettő az alkalmazás helyének expozícióját igényli” – írják a szerzők. ” a meglévő 3D nyomtatási technológiák nem tudnak jól megfelelni, ami arra ösztönöz minket, hogy olyan nem invazív 3D nyomtatási technológiákat fejlesszünk ki, amelyek nem invazív módon képesek a szövetekkel borított bioinket személyre szabott termékekké, köztük élő szövetkonstrukciókat in situ gyártani.”

A kutatók nem invazív megközelítése úgy működik, hogy először bioink sejteket fecskendeznek az egerek bőre alá a seb vagy a jövőbeli rekonstrukció helyére. Ez a bioink önmagában nem rendelkezik kezdeti formával, de tartalmazza a biológiai építőelemeket, amelyeket tetszőleges formába lehet önteni.

A bioink befecskendezése után a kutatók a területet közeli infravörös fénynek teszik ki, amelyet egy digitális chipen keresztül vezetnek, amely a bioink testre szabott építési utasításait tartalmazza. Ahogy a fény áthalad ezen a chipen, felveszi az utasításokat, és mélyen a bőr alá juttatja azokat az alatta lévő biofestékhez.

A látható fény más formáival, még az UV-fénnyel ellentétben a közeli infravörös fény képes mélyen behatolni a szövetekbe. Ez teszi tökéletes hordozóvá az építési utasítások biofestékhez való eljuttatására.

Mihelyt a bioink megkapta az utasításokat, elkezd biztonságosan átalakulni a bőr alatt, és felvenni az új, testre szabott formát. A tanulmányban a kutatók olyan absztrakt formákat tudtak létrehozni, mint egy kereszt és egy tortaszerű szerkezet, valamint egy emberi fül közelítését.

A szerzők azt írják, hogy a fül mindössze 20 másodperc alatt kezdett kialakulni az egér bőrén, és legalább egy hónapig megtartotta alakját.

A folyamatot bemutató videóban a szerzők szerint a maradék biofestéket el lehetett távolítani a helyről, hogy láthatóvá váljon a teljesen kialakult új szövet.

A jövőben a szerzők szerint az ehhez hasonló megközelítést embereken is lehetne alkalmazni személyre szabott és változatos szövetrekonstrukcióra. Remélik, hogy egy ilyen nem invazív megközelítés lehetővé tenné a sebészek számára, hogy elkerüljék a szükségtelen és potenciálisan veszélyes helyreállító műtéteket.

“Ez a munka a nem invazív in vivo 3D bioprinting koncepciójának bizonyítékát nyújtja, amely új utat nyitna az orvosi 3D nyomtatás előtt, és előmozdítaná a minimálisan invazív vagy nem invazív orvoslást” – írják a szerzők.

Összefoglaló: A háromdimenziós (3D) nyomtatási technológia nagy lehetőségeket rejt a klinikai orvoslás fejlődésében. Jelenleg a 3D-nyomtatott makroszintű termékek in vivo alkalmazási stratégiái a sebészeti beültetésre vagy az in situ 3D-nyomtatásra korlátozódnak a kitett traumán, mindkettő az alkalmazás helyének expozícióját igényli. Itt bemutatunk egy digitális, közeli infravörös (NIR) fotopolimerizációs (DNP) alapú 3D nyomtatási technológiát, amely lehetővé teszi a szöveti konstrukciók nem invazív in vivo 3D bioprintelését. Ebben a technológiában a NIR-t egy digitális mikrotükrös eszközzel személyre szabott mintázattá modulálják, és dinamikusan kivetítik a monomeroldatok polimerizációjának térbeli indukálásához. A mintázott NIR-rel történő ex vivo besugárzással a szubkután befecskendezett biofestéket non-invazív módon, in situ testreszabott szövetszerkezetekké lehet nyomtatni. Műtéti beültetés nélkül, in vivo egy személyre szabott fülszerű szövetkonstrukciót kaptunk kondrifikációval és egy izomszövettel helyreállítható, sejtekkel teli konformális állványzatot. Ez a munka a noninvazív in vivo 3D bioprinting koncepciójának bizonyítékát nyújtja.