Sikeres holisztikus koponyarekonstrukció 3D bioprintinggel patkányoknál
Az Advanced Functional Materials című szaklapban megjelent kutatás, amelyet a Pennsylvania Állami Egyetemen (Pennsylvania, USA) végzett. Egy Ibrahim Ozbolat által vezetett, mérnökökből és sebészekből álló nemzetközi csapat, olyan újszerű intraoperatív bioprinting technikát mutatott be, amely a jelenlegi sebészeti technikákhoz hasonló hatékonysággal, de sokkal gyorsabban egyengette ki a patkányok koponyáján lévő kis lyukakat. A fej és az arc sebészeti rekonstrukciója nehéz feladat a bonyolult, összetett szövetek és a páciens arcának az identitás szempontjából fontos megjelenése miatt.
Több egymást követő bionyomtatási műveletre volt szükség az arc és a fej különböző szövettípusainak összetett rétegeinek reprodukálásához. Először a sérülés topográfiájának átfogó képalkotása után egy újszerű csontképző tintát helyeztek el a csonton lévő lyuk fedésére. Ez a tinta kollagénből, kitozánból, nanohidroxiapatitból és mesenchymális (csontvelő) őssejtekből állt, és szobahőmérsékleten extrudálható, de testhőmérsékleten keresztkötéseket képez és megkeményedik.
Ezután egy gátló réteget helyeztek el, hogy lemásolják a csonthártyát (a csontszövet vérellátását biztosító sűrű kötőszöveti réteg), és megakadályozzák a kemény- és lágyszöveti sejtek vándorlását. Ezután cseppnyomtatással különböző lágyszöveti nyomtatóanyagot (ún. biotintát) helyeztek el a bőr különböző rétegein.
A teljes nyomtatási folyamat a csontoktól a bőrig kevesebb mint öt percig tartott. Ezzel a módszerrel a kutatók hat hét alatt 80%-os csontfedettséget (5-6 mm-es lyuk) és négy hét alatt 100%-os lágyrészfedettséget értek el.
A jelenlegi sebészeti technikák hasonló fedettséget érnek el. Nincs azonban olyan sebészeti technika, amely lehetővé tenné a kemény- és lágyszövetek egyszerre történő helyreállítását. A jelenlegi stratégia az, hogy a beteg testéből vagy egy holttestből csontot vesznek ki, és azt használják fel a koponya sérülésének helyreállítására, majd az új csontot egy (szintén átültetett) érrendszerrel ellátott lágyszövet réteggel fedik be, hogy az új csontszövetnek legyen vérellátása és túlélőképessége.
A bioprinting felhasználása tehát javíthatja a koponyarekonstrukciós műtétek sebességét az embereknél, valamint csökkentheti a beteg vagy holttest transzplantációra való utaltságát.
“Ez a munka klinikai szempontból jelentős… az összetett defektusokkal való foglalkozás, a kemény és lágy szövetek egyszerre történő rögzítése nehéz. A koponya és az arckoponya területén pedig az eredményeknek esztétikailag is tetszetősnek kell lenniük.” – nyilatkozta Ozbolat egy sajtóközleményben.
Ozbolat azt is kijelentette, hogy a jövőbeni munka az újonnan nyomtatott csontszövet vérellátásának javítására fog összpontosítani azáltal, hogy a biotintákba több érképző vegyületet tesznek. Ez fontos lépés lesz az eljárás patkánymodellekből nagyobb állatokra és emberekre történő átültetésében.
