Drukarka w pigułce

Adobe Stock
Adobe Stock

Biodrukarkę wielkości pigułki można połknąć, aby naniosła bioatrament na uszkodzone tkanki przewodu pokarmowego, wspomagając ich naprawę - informuje pismo „Advanced Science”.

Uszkodzenia tkanek miękkich przewodu pokarmowego, na przykład wrzody czy krwotoki, można obecnie leczyć jedynie za pomocą zabiegu chirurgicznego, który jest inwazyjny i może nie przynieść trwałej poprawy.

Skuteczną metodą leczenia staje się biodrukowanie, czyli nanoszenie bezpośrednio na uszkodzone miejsce biozgodnego „atramentu”, często wykonanego z naturalnych polimerów pochodzących z wodorostów. Powstaje wówczas rusztowanie dla wzrostu nowych komórek. Jednak tego typu biodrukarki są zazwyczaj nieporęczne i - podobnie jak zabieg chirurgiczny - wymagają znieczulenia.

Jednocześnie opracowywane są technologie umożliwiające przeprowadzanie zabiegów medycznych bez fizycznego połączenia z urządzeniami zewnętrznymi. Na przykład nadające się do połknięcia „inteligentne kapsułki” można nakierować na miejsca podania leku za pomocą zewnętrznych magnesów. Urządzenia te są jednak zaprojektowane do przemieszczania się przez płyny, a ich ruchy stają się nieprzewidywalne po zetknięciu ze ścianą tkanki. Tymczasem biodrukowanie wymaga kontaktu z tkanką.

Drukarkę wielkości pigułki zaprezentowali naukowcy z Laboratorium Zaawansowanych Technologii Wytwarzania Politechniki Federalnej (EPFL) w Lozannie (Szwajcaria). MEDS (Magnetic Endoluminal Deposition System) to pierwsza połykalna biodrukarka, którą można nakierować na miejsca zmienione chorobowo w celu drukowania w organizmie.

„Łącząc zasady działania biodrukarek in-situ z koncepcjami uwalniania leków w inteligentnych kapsułkach możemy wyobrazić sobie nową klasę urządzeń: połykalną biodrukarkę wielkości pigułki” – powiedział kierownik laboratorium, Vivek Subramanian.

MEDS została zaprojektowana na wzór długopisu ze sprężynową końcówką, która uwalnia atrament. Jednak jest znacznie mniejsza od długopisu, ma wielkość mniej więcej tabletki, zaś w maleńkiej komorze z mechanizmem sprężynowo-tłokowym zawarty jest biożel.

Uwalnianie biożelu jest aktywowane przez zewnętrzną wiązkę lasera bliskiej podczerwieni, która bezpiecznie przenika tkanki organizmu. Gdy bioatrament się uwalnia, kapsułka jest precyzyjnie sterowana przez zewnętrzny magnes zamontowany na ramieniu robota.

W swoich eksperymentach zespół EPFL wykorzystał biodrukarkę do naprawy sztucznych wrzodów o różnych rozmiarach na symulowanej tkance żołądka, a nawet do uszczelnienia symulowanego krwotoku. W eksperymentach in vivo przeprowadzonych w akredytowanym ośrodku badań na zwierzętach w USA, naukowcy z powodzeniem wykorzystali swoje urządzenie do osadzenia bioatramentu w przewodzie pokarmowym królików.

Podczas eksperymentu na królikach zespół śledził ruchy kapsułki za pomocą fluoroskopii rentgenowskiej.

Jak podkreślają twórcy minidrukarki, może ona nie tylko chronić wrzody przed działaniem soków żołądkowych, ale sam biotusz można połączyć z lekami lub komórkami, aby dodatkowo przyspieszyć naprawę tkanek.

„W kontrolowanych eksperymentach laboratoryjnych nasz biotusz zawierający komórki zachował integralność strukturalną przez ponad 16 dni, co sugeruje jego potencjał jako »mikrobioreaktora«, który może uwalniać czynniki wzrostu i rekrutować nowe komórki w celu gojenia ran” – wskazał doktorant Sanjay Manoharan.

Jak podkreślił, chociaż dotychczasowe wyniki są zachęcające, przydatność in vivo będzie wymagała potwierdzenia w przyszłych badaniach. „Ogólnie rzecz biorąc, nasze wyniki potwierdzają fundamentalną rolę MEDS w przyszłych zastosowaniach biodruku. Następnie planujemy rozszerzyć jego możliwości na naczynia krwionośne i tkanki ściany jamy brzusznej” - zaznaczył.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ bar/

Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.

Czytaj także

  • Fot. Adobe Stock

    Naukowcy stworzyli sztuczne neurony, które działają jak naturalne

  • Fot. Adobe Stock

    Drożdże mogłyby przetrwać na Marsie

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

newsletter

Zapraszamy do zapisania się do naszego newslettera