Η τρισδιάστατη εκτύπωση έχει φέρει επανάσταση στη βιοϊατρική έρευνα, επιτρέποντας τη δημιουργία μαλακών ιστών, τεχνητών τραχείας και λειτουργικών καρδιών. Μέχρι τώρα, όμως, οι περισσότερες εφαρμογές πραγματοποιούνται σε ορατή κλίμακα, αρκετά μεγάλη για να τη δει κανείς με γυμνό μάτι ή με βασικά μικροσκόπια. Τι γίνεται όμως με την εκτύπωση σε μοριακό επίπεδο, μέσα σε ζωντανά κύτταρα; Ένα πρόσφατο επίτευγμα μάς φέρνει πιο κοντά σε αυτή την πρωτοποριακή προοπτική.
Ερευνητές από τη Σλοβενία αναφέρουν ότι κατάφεραν να εκτυπώσουν με τρισδιάστατη εκτύπωση μια μικροσκοπική φιγούρα ελέφαντα μέσα σε ένα ζωντανό κύτταρο. Αν και η ίδια η μορφή του ελέφαντα δεν έχει πρακτική αξία, η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία του μπορεί να έχει σημαντικές εφαρμογές στο μέλλον.
Η διαδικασία ξεκινά με την έγχυση ενός βιοσυμβατού φωτοαντιδραστήρα, ενός υγρού ρητινώδους υλικού που πολυμερίζεται όταν δεχτεί διπλό φωτόνιο από υπερταχύ παλμό laser (femtosecond laser). Το υλικό εγχύθηκε σε κύτταρα HeLa – έναν ανθεκτικό και ιστορικά σημαντικό τύπο ανθρώπινων κυττάρων που χρησιμοποιούνται ευρέως στην επιστημονική έρευνα. Στη συνέχεια, η ομάδα στόχευσε το laser μέσα στο κύτταρο, ενεργοποιώντας την πολυμεριστική διαδικασία μόνο σε εξαιρετικά μικροσκοπική κλίμακα. Το αποτέλεσμα; Μπορούν να δημιουργήσουν στερεές δομές μόλις 100 νανόμετρων – δέκα φορές μικρότερες από το πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας.
Με αυτή τη μέθοδο, εκτός από τον ελέφαντα μήκους μόλις 10 μικρομέτρων, οι επιστήμονες κατάφεραν να «χτίσουν» και άλλες δομές, όπως κυψελοειδείς σχηματισμούς και κυβικά πλέγματα, όλα εντός ζωντανών κυττάρων. Σε κάποιες περιπτώσεις, όταν το κύτταρο διαιρέθηκε, το μικροσκοπικό αντικείμενο μεταφέρθηκε και στο «θυγατρικό» κύτταρο, δείχνοντας ότι οι εκτυπωμένες μορφές μπορούν να επιβιώσουν, έστω προσωρινά, σε δυναμικά κυτταρικά περιβάλλοντα.
Ωστόσο, παρά τη χρήση βιοσυμβατού υλικού, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι οι κυτταρικές δομές τελικά υπέστησαν βλάβες. Όλα τα κύτταρα που υπέστησαν τη διαδικασία πέθαναν εντός 22 ωρών. Το υλικό φαίνεται να επιδεικνύει κυτταροτοξικότητα, παρά την αρχική του ουδετερότητα. Παρ’ όλα αυτά, οι ερευνητές παραμένουν αισιόδοξοι για τις μελλοντικές εφαρμογές της τεχνικής.
Μία από τις προοπτικές που συζητούν είναι η δυνατότητα να εκτυπωθούν «εσωτερικά διαμερίσματα» μέσα σε κύτταρα, ώστε να απομονώνονται οργανίδια και να μελετάται καλύτερα η λειτουργία τους. Επιπλέον, η εκτύπωση ενός «μοριακού barcode» πάνω σε ένα κύτταρο θα μπορούσε να βοηθήσει στην παρακολούθησή του καθώς αυτό μετακινείται μέσα στον οργανισμό, μια προσέγγιση που θα επέτρεπε την παρακολούθηση της πορείας συγκεκριμένων κυττάρων σε πολύπλοκες βιολογικές διαδικασίες, όπως η ανάπτυξη καρκινικών όγκων ή η διάχυση φαρμάκων.
Μια άλλη πιθανή εφαρμογή είναι η δημιουργία μικροσκοπικών συσκευών μεταφοράς φαρμάκων, ικανών να διοχετεύουν θεραπευτικές ουσίες απευθείας μέσα στο κύτταρο-στόχο. Αντί να περιμένει κανείς την απορρόφηση μιας ουσίας από τον οργανισμό ή το πέρασμά της μέσα από τις κυτταρικές μεμβράνες, η τεχνική αυτή θα μπορούσε να «καταθέτει» το φάρμακο ακριβώς εκεί που χρειάζεται, μια τεράστια καινοτομία για τη στοχευμένη θεραπεία ασθενειών.
Παρότι απέχουμε ακόμη από το να δούμε τέτοιες εφαρμογές σε κλινικές δοκιμές ή καθημερινή χρήση, το πείραμα αυτό καταδεικνύει τη ραγδαία πρόοδο που επιτυγχάνεται στη νανοτεχνολογία και τη βιοϊατρική. Η τρισδιάστατη εκτύπωση, κάποτε εργαλείο για τη μαζική παραγωγή εξαρτημάτων, φαίνεται να εξελίσσεται σε τεχνολογία αιχμής για την εσωτερική αρχιτεκτονική της ίδιας της ζωής.
[via]
