Η βιοεκτύπωση (bioprinting) είναι μία μέθοδος παρασκευής κατά την οποία χρησιμοποιούμε βιολογικά υλικά, όπως κύτταρα και αυξητικούς παράγοντες με σκοπό να συνθέσουμε δομές που ομοιάζουν τους φυσιολογικούς ιστούς του ανθρώπου.

Η τεχνολογία της βιοεκτύπωσης χρησιμοποιεί ένα υλικό γνωστό ως bioink κατασκευάζοντας τις παραπάνω δομές σε επίπεδα. Σήμερα, η προσέγγιση αυτή χρησιμοποιείται ήδη στην ιατρική και τη βιοτεχνολογία. Προσφάτως, έχουν κατασκευαστεί μέσω αυτής και διάφοροι ιστοί χόνδρου που τοποθετήθηκαν σε ασθενείς για την ανάπλαση των παραπάνω κατεστραμμένων ιστών.

Πρακτικά, η βιοεκτύπωση είναι παρόμοια με τη 3D εκτύπωση, δηλαδή ένα αντικείμενο που σχεδιάζεται στον υπολογιστή ακολούθως κατασκευάζεται στρώμα-στρώμα. Στην περίπτωση της βιοεκτύπωσης, ωστόσο, χρησιμοποιούνται ζωντανά κύτταρα και όχι θερμοπλαστικά.

Προφανώς, προκειμένου να παραχθεί ένας λειτουργικός ιστός, η βιοεκτύπωση θα πρέπει να γίνει σε κατάλληλες συνθήκες, δηλαδή σε αποστειρωμένο περιβάλλον, χρησιμοποιώντας τις κατάλληλες ποσότητες και είδη κυττάρων, καθώς και τις ιδανικές συνδέσεις μεταξύ τους.

Η διαδικασία αυτή γίνεται συνήθως σε 3 στάδια:

  • Προ-βιοεκτύπωση: Στο στάδιο αυτό παράγεται το ηλεκτρονικό μοντέλο που θα χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή του ιστού. Για την επίτευξη του παραπάνω στόχου χρειάζεται συνήθως αξονική και μαγνητική τομογραφία.
  • Βιοεκτύπωση: Αποτελεί πρακτικά τη δημιουργία του ιστού. Το bioink τοποθετείται στο μηχάνημα της εκτύπωσης και παράγεται ο ιστός με βάση το μοντέλο του προηγουμένου σταδίου.
  • Μετα-βιοεκτύπωση: Στο τελευταίο στάδιο γίνεται η μηχανική και χημική ενεργοποίηση των κυττάρων προκειμένου να διασφαλιστεί ότι έχουν παραχθεί σταθερές μορφές βιολογικών ιστών.

Γιατί είναι Σημαντική η Τεχνολογία της Βιοεκτύπωσης;

Η τεχνολογία της βιοεκτύπωσης είναι ιδιαίτερα σημαντική καθώς μας επιτρέπει να παρασκευάσουμε ιστούς που ομοιάζουν το μικροπεριβάλλον και μακροπεριβάλλον του ανθρωπίνου οργανισμού. Αυτό έχει μεγάλη σημασία για τις κλινικές δοκιμές φαρμάκων, καθώς για παράδειγμα, μπορεί να μας επιτρέψει να παρακάμψουμε εντελώς το στάδιο των κλινικών δοκιμών σε πειραματόζωα.

Η βιοεκτύπωση μάς επιτρέπει επίσης να χρησιμοποιήσουμε στις έρευνες όργανα που δεν έχουν προέλθει από δωρητές οργάνων. Για παράδειγμα, αν θέλουμε να εξετάσουμε την αποτελεσματικότητα μίας θεραπείας στην αντιμετώπιση μίας νόσου, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα τεχνητό όργανο που πάσχει από αυτή τη νόσο.

Μία άλλη εφαρμογή της τεχνολογίας αυτής εντοπίζεται στις μεταμοσχεύσεις οργάνων. Σήμερα, η διαθεσιμότητα των οργάνων που χρησιμοποιούνται στις μεταμοσχεύσεις είναι πολύ περιορισμένη. Επιπλέον, συχνά αναδεικνύονται αρκετά ηθικά ζητήματα με τις μεταμοσχεύσεις, τα οποία μπορούν να ξεπεραστούν αν χρησιμοποιούμε τεχνητά όργανα.

Αν και η παρασκευή οργάνων αποτελεί τον τελικό στόχο, αυτή τη στιγμή μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη βιοεκτύπωση για την επιδιόρθωση ιστών που έχουν υποστεί βλάβες. Η προσέγγιση αυτή μπορεί να εφαρμοστεί εύκολα σε εξατομικευμένο επίπεδο.

Εφαρμογές της Βιοεκτύπωσης

Η βιοεκτύπωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορα πεδία:

  • Η σημαντικότερη χρήση της τεχνολογίας της βιοεκτύπωσης αφορά στην κατασκευή τεχνητών οργάνων για μεταμοσχεύσεις, όπως προαναφέρθηκε. Σήμερα, η απόρριψη οργάνων της μεταμόσχευσης από τους ασθενείς αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα της ιατρικής. Με τη βιοεκτύπωση έχουμε την ικανότητα να κατασκευάσουμε τεχνητά όργανα ειδικά για τον κάθε ασθενή σε μικρό χρονικό διάστημα.
  • Η βιοεκτύπωση έχει χρησιμότητα και στην κατασκευή ιστών για την εξέταση της αποτελεσματικότητας φαρμάκων. Η προσέγγιση αυτή μάς επιτρέπει να διαπιστώσουμε τις ανεπιθύμητες ενέργειες αλλά και την ιδανική δοσολογία των φαρμάκων χωρίς να γίνουν δοκιμές σε ανθρώπους εθελοντές.
  • Η πλαστική χειρουργική μπορεί να ωφεληθεί επίσης από την τεχνολογία της βιοεκτύπωσης. Ήδη σήμερα χρησιμοποιούνται τεχνητά μοσχεύματα δέρματος σε ασθενείς τα οποία έχουν κατασκευαστεί με την παραπάνω τεχνική.
  • Η τεχνολογία της βιοεκτύπωσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί και στην ανάπλαση οστών, αλλά και στην οδοντιατρική.