Ερευνητές στην Ελβετία αποκάλυψαν τον πρώτο βιοεκτυπωτή σε μέγεθος χαπιού, ικανό να κατευθυνθεί μέσα στο γαστρεντερικό σωλήνα και να εκτυπώσει βιο-μελάνι απευθείας πάνω σε κατεστραμμένους ιστούς, υποστηρίζοντας έτσι την αναγέννησή τους.
Οι κακώσεις στους μαλακούς ιστούς του γαστρεντερικού σωλήνα, όπως τα έλκη ή οι αιμορραγίες, αντιμετωπίζονται σήμερα αποκλειστικά με χειρουργικές επεμβάσεις, οι οποίες δεν εγγυώνται πάντοτε μόνιμη αποκατάσταση. Η βιοεκτύπωση αναδεικνύεται ως μια αποτελεσματική μέθοδος θεραπείας, καθώς εφαρμόζει βιοσυμβατό «μελάνι» — συχνά από φυσικούς πολυμερείς προερχόμενους από φύκια — απευθείας στον κατεστραμμένο ιστό, δημιουργώντας ένα υπόστρωμα που προάγει την ανάπτυξη νέων κυττάρων. Ωστόσο, όπως και τα παραδοσιακά χειρουργικά εργαλεία, αυτοί οι βιοεκτυπωτές τείνουν να είναι ογκώδεις και απαιτείται αναισθησία.
Τώρα, μια ομάδα από το Εργαστήριο Προηγμένων Τεχνολογιών Κατασκευής της Σχολής Μηχανικής του EPFL ανέπτυξε το MEDS (Magnetic Endoluminal Deposition System): τον πρώτο βρώσιμο βιοεκτυπωτή που μπορεί να καθοδηγηθεί σε περιοχές που νοσούν νόσο και να εκτυπώσει ιστό εντός του σώματος. Η τεχνολογία αυτή ανοίγει το δρόμο για μη επεμβατικές ιατρικές παρεμβάσεις.
Ελάχιστα επεμβατική αποκατάσταση
Το MEDS μοιάζει με στυλό με μύτη που διαθέτει ένα ελατήριο — μόνο που εδώ η συσκευή είναι πολύ μικρότερη και το «μελάνι» αποτελείται από ζωντανή βιογέλη. Με μέγεθος αντίστοιχο με εκείνο ενός χαπιού, η συσκευή διαθέτει μια μικρή κοιλότητα με βιομελάνι και έναν μηχανισμό με ελατήριο που εκτοξεύει το μελάνι προς τα έξω. Η απελευθέρωση του μελανιού ενεργοποιείται από μια εξωτερική ακτίνα λέιζερ εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας η οποία διαπερνά με ασφάλεια τους ιστούς του σώματος. Καθώς το βιομελάνι εξέρχεται, η κάψουλα καθοδηγείται με ακρίβεια από έναν εξωτερικό μαγνήτη τοποθετημένο σε ρομποτικό βραχίονα.
Στα πειράματά της, η ομάδα του EPFL χρησιμοποίησε τον βιοεκτυπωτή για να αποκαταστήσει τεχνητά έλκη διαφόρων μεγεθών σε προσομοιωμένο γαστρικό ιστό, ακόμη και για να σταματήσει μια τεχνητή αιμορραγία. Σε in-vivo πειράματα που πραγματοποιήθηκαν σε πιστοποιημένο ερευνητικό εργαστήριο στις ΗΠΑ, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν με επιτυχία τη συσκευή για να τοποθετήσουν βιομελάνι στον γαστρικό σωλήνα κουνελιών. Οι ερευνητές τονίζουν ότι, εκτός από την προστασία των ελκών από τα γαστρικά υγρά, το βιομελάνι μπορεί να συνδυαστεί με φάρμακα ή κύτταρα για περαιτέρω ενίσχυση της αναγέννησης ιστού.
«Στα ελεγχόμενα εργαστηριακά πειράματά μας, το βιομελάνι στο οποίο είχαν προστεθεί κύτταρα, διατήρησε τη δομική του ακεραιότητα για πάνω από 16 ημέρες, υποδηλώνοντας τη δυνατότητά του ως ‘μικρο-βιοαντιδραστήρα’ που μπορεί να απελευθερώνει αυξητικούς παράγοντες και να προσελκύει νέα κύτταρα για επούλωση πληγών», εξήγησε ο υποψήφιος διδάκτορας Σαντζάι Μανοχαράν.
Σημείωσε επίσης ότι, ενώ τα αποτελέσματα είναι ενθαρρυντικά, η εφαρμογή τους σε ζωντανό οργανισμό θα χρειαστεί περαιτέρω επικύρωση σε μελλοντικές μελέτες.
«Συνολικά, τα αποτελέσματά μας υποστηρίζουν τον θεμελιώδη ρόλο του MEDS σε μελλοντικές εφαρμογές βιοεκτύπωσης. Στη συνέχεια, σκοπεύουμε να επεκτείνουμε τις δυνατότητές του σε αιμοφόρα αγγεία και στους ιστούς του κοιλιακού τοιχώματος (περιτόναιο)».
Τα ευρήματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Advanced Science.
