Dezvoltarea tehnologică are un impact colosal asupra oamenilor, transformând cele mai importante aspecte ale vieții. Cu tehnologia actuală, se pot imprima 3D sculpturi, piese mecanice, proteze, arme și chiar alimente. Însă o echipă de cercetători de la Universitatea din Utah a dezvoltat o metodă de imprimare 3D care să producă țesuturi umane, precum ligamentele și tendoanele.

Persoanele cu un ligament, tendon sau disc rupt ar putea să aibă, în curând, un țesut nou care să înlocuiască zona afectată, potrivit studiului publicat în Journal of Tissue Engineering, Part C: Methods.

,,Metoda le va permite pacienților să primească țesuturi înlocuitoare, fără intervenții chirurgicale suplimentare și fără să fie nevoie de prelevarea țesutului din alte părți ale corpului”, a declarat Robby Bowles, unul dintre autorii lucrării de la Universitatea din Utah.

Noua metodă, care a durat doi ani de cercetări, presupune prelevarea de celule stem de la pacient, din grăsimea corporală și imprimarea acestora pe un strat de hidrogel pentru a forma un ligament sau tendon. Ulterior, țesutul obținut se va dezvolta în vitro, înainte de a fi implantat. Procesul este unul extrem de complicat, pentru că aceste tipuri de țesut conjunctiv sunt alcătuite din diferite celule care au modele complexe. De exemplu, celulele care formează ligamente sau tendoane trebuie să fie transformate treptat în celule osoase, astfel încât țesutul să se poată fixa pe oase.

,,Aceasta este o tehnică care funcționează într-o manieră foarte controlată pentru a crea un tipar și grupuri de celule, care nu puteau fi create cu tehnologiile anterioare”, a mai spus Bowles.

Pentru a ajunge la aceste rezultate, echipa a lucrat cu compania Carterra, din Salt Lake City, care dezvoltă dispozitive microfluidice pentru medicină. Cercetatorii au folosit o imprimanta 3-D de la Carterra, care era utilizată, de obicei, pentru a imprima anticorpi pentru screeningul cancerului. Bowles a modificat capul imprimantei, astfel încât dispozitivul să printeze celule umane într-un mod controlat. Pentru a demonstra acest concept, echipa lui a printat celule modificate genetic, astfel încât să aibă o culoare fosforescentă, pentru a putea fi văzute mai bine.

Ligamentele și discurile rupte nu sunt numai leziuni dureroase, ci sunt și greu de tratat. Țesuturile înlocuitoare pot fi recoltate din alte părți ale corpului unui pacient sau, uneori, dintr-un cadavru. Cu toate acestea, ligamentele obținute din cadavre prezintă un risc mai mare de a fi respinse de țesuturile înconjurătoare sau sunt de calitate inferioară și ineficiente. În plus, discurile spinale sunt structuri anatomice extrem de complexe și greu de reprodus. Cu ajutorul noii tehnologii de imprimare 3D, aceste probleme pot fi soluționate.

Robby Bowles, care se specializează în cercetarea musculo-scheletică, a declarat că tehnologia este în prezent proiectată pentru a crea ligamente, tendoane și discuri spinale, dar ,,ar putea fi folosită literalmente pentru orice tip de aplicație pentru ingineria tisulară. De asemenea, ar putea fi folosită și pentru a printa organe umane, o idee pe care cercetătorii o au în minte de ani de zile.

Articolul Noua tehnologie de imprimare 3D care produce țesuturi umane, precum ligamentele și tendoanele apare prima dată în Jurnal Social.

Pe măsură ce oamenii îmbătrânesc, apar dureri de spate care afectează calitatea vieții. Durerea de spate reprezintă a doua cauză care determină pacientul să consulte medicul. 40% dintre durerile de spate sunt cauzate de deteriorarea ireversibilă a discurilor intervertebrale. Aceste structuri ale coloanei vertebrale formează ,,perna” dintre vertebre. În timp, uzura acestora favorizează instalarea durerii.

Oamenii de știință au căutat să dezvolte tratamente pentru a încetini sau a împiedica degenerarea discurilor și a celulelor care le compun. Unele dintre aceste tratamente implică înlocuirea discurilor sau terapia regenerativă care stimulează țesuturile existente să se refacă.

Pentru prima dată, discuri ale coloanei vertebrale, create prin intermediul bioingineriei, au fost implantate cu succes în animale mari, pentru înlocuirea discului cu inginerie tisulară.

Un nou studiu, publicat în Science Translational Medicine, oferă dovezi incitante că, celulele pacienților care suferă de dureri de gât și de spate ar putea fi folosite pentru a dezvolta un nou disc intervertebral în laborator pentru a-l înlocui pe cel deteriorat.

Studiul, realizat pe capre, a fost condus de o echipă multidisciplinară din cadrul Universității din Pennsylvania.

Țesuturile moi din coloana vertebrală, discurile intervertebrale, sunt esențiale pentru mișcările vieții de zi cu zi, cum ar fi întoarcerea capului, legarea șireturilor la pantofi. Aproximativ jumătate din populația adultă din Statele Unite suferă de dureri de spate sau de gât, pentru care tratamentul și îngrijirea reprezintă o povară economică semnificativă asupra societatății – estimată la 195 miliarde de dolari pe an.

În timp ce degenerarea discului spinal este adesea asociată cu acea durere, cauzele care stau la baza degradării discului sunt mai puțin înțelese. Abordările de astăzi, care includ operația de fuziune a coloanei vertebrale și dispozitivele mecanice de înlocuire, oferă o ameliorare simptomatică, dar nu restabilește structura, funcția și gama de mișcare a discului natural și au adesea o eficacitate limitată pe termen lung. Astfel, este nevoie de noi terapii.

Ingineria tisulară reprezintă un domeniu extrem de promițător. Aceasta presupune combinarea celulelor proprii ale pacienților sau ale animalelor cu matrice biomateriale, pentru a genera o structură compusă, care este apoi implantată în coloana vertebrală. În ultimii 15 ani, echipa de cercetare din Pennsylvania a dezvoltat un disc sintetic, cu ajutorul ingineriei tisulare, care face trecerea de la demersul științific de bază ,,in vitro” la modele de animale mici, la modele de animale mai mari, urmărind testarea pe oameni.

,,Acesta este un pas major: să dezvolți un astfel de disc în laborator, să îl introduci în spațiul discului, și apoi să faci să se integreze în țesutul natural. Acest lucru este foarte promițător. Standardul actual de îngrijire nu reface, de fapt, discul, așa că sperăm ca, prin intermediul acestui dispozitiv artificial, să-l putem înlocui într-un mod biologic și funcțional și să recâștigăm întreaga gamă de mișcare”, a declarat profesorul Robert L. Mauck, autorul principal al studiului.

Cercetătorii au demonstrat că înlocuirea completă a discului intervertebral la capre a fost încununată de succes. După patru săptămâni, distribuirea matricei a fost îmbunătățită, la scară largă. Rezultatele RMN sugerează, de asemenea, că structura discului, după opt săptămâni, a fost menținută sau îmbunătățită și că proprietățile mecanice au corespuns sau au depășit pe cele ale discului cervical natural.

Urmatorul pas va consta în efectuarea studiilor pe termen lung pentru a caracteriza in continuare functia de integrare a discului implantat și modelul de degenerare a discurilor coloanei vertebrale la om și pentru a testa modul în care discurile artificiale funcționează în acest context.

Articolul În premieră, discuri intervertebrale, create prin intermediul bioingineriei, au fost implantate cu succes în animale mari apare prima dată în Jurnal Social.