How to 3D print human tissue - Taneka Jones

Tłumaczenie: Ola Sauer Korekta: Barbara Guzik

There are currently hundreds of thousands of people on transplant lists,

Obecnie setki tysięcy ludzi oczekuje na przeszczepy

waiting for critical organs like kidneys, hearts, and livers

niezbędnych organów takich jak nerki, serca czy wątroby,

that could save their lives.

które mogłyby uratować ich życie.

Unfortunately,

Niestety,

there aren’t nearly enough donor organs available to fill that demand.

nie ma wystarczającej liczby dawców, aby wypełnić to zapotrzebowanie.

What if instead of waiting,

Co, jeśli zamiast czekania

we could create brand-new, customized organs from scratch?

moglibyśmy stworzyć nowe, spersonalizowane organy od podstaw?

That’s the idea behind bioprinting,

Tym właśnie jest biodrukowanie,

a branch of regenerative medicine currently under development.

czyli gałąź rozwijającej się medycyny regeneracyjnej.

We’re not able to print complex organs just yet,

Jeszcze nie jesteśmy w stanie drukować złożonych organów,

but simpler tissues including blood vessels and tubes

ale prostsze tkanki, włączając naczynia krwionośne i przewody

responsible for nutrient and waste exchange

odpowiedzialne za wymianę składników odżywczych i metabolitów,

are already in our grasp.

są już w naszym zasięgu.

Bioprinting is a biological cousin of 3-D printing,

Biodrukowanie to biologiczny kuzyn druku 3D,

a technique that deposits layers of material on top of each other

techniki, która poprzez nakładanie na siebie warstw materiału,

to construct a three-dimensional object one slice at a time.

kawałek po kawałku tworzy trójwymiarowy przedmiot.

Instead of starting with metal, plastic, or ceramic,

Zamiast zaczynać z metalem, plastikiem czy ceramiką,

a 3-D printer for organs and tissues uses bioink:

drukarka 3D dla organów i tkanek wykorzystuje biotusz,

a printable material that contains living cells.

materiał, który zawiera żywe komórki.

The bulk of many bioinks are water-rich molecules called hydrogels.

Główną częścią wielu biotuszów są bogate w wodę cząstki nazywane hydrożelem.

Mixed into those are millions of living cells

Jest to mieszanina milionów żywych komórek

as well as various chemicals that encourage cells to communicate and grow.

ze związkami chemicznymi stymulującymi komórki do komunikacji i wzrostu.

Some bioinks include a single type of cell,

Niektóre biotusze zawierają jeden typ komórki,

while others combine several different kinds to produce more complex structures.

a inne łączą wiele różnych rodzajów, by stworzyć bardziej złożoną strukturę.

Let’s say you want to print a meniscus,

Powiedzmy, że chcesz wydrukować łąkotkę,

which is a piece of cartilage in the knee

część chrząstki w kolanie,

that keeps the shinbone and thighbone from grinding against each other.

która zapobiega tarciu między kośćmi piszczelową i udową.

It’s made up of cells called chondrocytes,

Jest ona zbudowana z komórek tkanki chrzęstnej włóknistej,

and you’ll need a healthy supply of them for your bioink.

potrzebnych do biotuszu.

These cells can come from donors whose cell lines are replicated in a lab.

Komórki pochodzące od dawców zostaną następnie rozmnożone w laboratorium.

Or they might originate from a patient’s own tissue

Mogą być też pobrane z tkanek samego pacjenta,

to create a personalized meniscus less likely to be rejected by their body.

aby stworzyć spersonalizowaną łąkotkę, której ryzyko odrzucenia będzie mniejsze.

Jest kilka technik drukowania,

There are several printing techniques,

and the most popular is extrusion-based bioprinting.

a ta najbardziej popularna oparta jest na wytłaczaniu.

In this, bioink gets loaded into a printing chamber

Biotusz zostaje załadowany do komory drukującej

and pushed through a round nozzle attached to a printhead.

i jest wypychany przez okrągłą dyszę przyczepioną do głowicy drukującej.

It emerges from a nozzle that’s rarely wider than 400 microns in diameter,

Biotusz przedostaje się przez dyszę, która rzadko kiedy jest szersza

and can produce a continuous filament

niż 400 mikronów i może wyprodukować ciągły filament

roughly the thickness of a human fingernail.

o grubości mniej więcej ludzkiego paznokcia.

A computerized image or file guides the placement of the strands,

Komputerowy obraz decyduje o umiejscowieniu włókien

either onto a flat surface or into a liquid bath

na płaskiej przestrzeni lub w łaźni laboratoryjnej,

that’ll help hold the structure in place until it stabilizes.

która pomoże utrzymać strukturę na miejscu do momentu jej ustabilizowania.

These printers are fast, producing the meniscus in about half an hour,

Takie drukarki są szybkie, potrafią wyprodukować łąkotkę w około pół godziny,

one thin strand at a time.

jedno cienkie włókno po drugim.

After printing, some bioinks will stiffen immediately;

Po drukowaniu niektóre biotusze szybko stwardnieją,

others need UV light or an additional chemical or physical process

inne będą potrzebowały promieni UV albo procesu chemicznego lub fizycznego,

to stabilize the structure.

żeby ustabilizować wydrukowaną strukturę.

If the printing process is successful,

Jeśli proces drukowania jest udany,

the cells in the synthetic tissue

komórki w tkance syntetycznej

will begin to behave the same way cells do in real tissue:

zaczną zachowywać się tak samo, jak komórki w prawdziwej tkance,

signaling to each other, exchanging nutrients, and multiplying.

będą przekazywać informacje, transportować składniki odżywcze oraz rozmnażać się.

We can already print relatively simple structures like this meniscus.

Już teraz możemy drukować proste struktury takie jak łąkotka.

Bioprinted bladders have also been successfully implanted,

Wydrukowane pęcherze również zostały wszczepione z powodzeniem,

and printed tissue has promoted facial nerve regeneration in rats.

a wydrukowana tkanka pobudziła regenerację nerwu twarzowego u szczurów.

Researchers have created lung tissue, skin, and cartilage,

Badacze stworzyli tkankę płuc, skórę oraz tkankę chrzęstną,

as well as miniature, semi-functional versions of kidneys, livers, and hearts.

a także miniaturowe wersje nerek, wątroby i serca.

However, replicating the complex biochemical environment

Jednakże replikowanie złożonego biochemicznego środowiska

of a major organ is a steep challenge.

ważnego organu jest dużym wyzwaniem.

Extrusion-based bioprinting may destroy

Oparte na wytłaczaniu biodrukowanie może zniszczyć

a significant percentage of cells in the ink if the nozzle is too small,

znaczną część komórek, jeśli dysza jest zbyt wąska

or if the printing pressure is too high.

lub ciśnienie w niej jest zbyt wysokie.

One of the most formidable challenges

Jednym z największych wyzwań jest

is how to supply oxygen and nutrients to all the cells in a full-size organ.

dostarczanie tlenu i składników odżywczych do wszystkich komórek w narządzie.

That’s why the greatest successes so far

Dlatego do tej pory największy sukces osiągnięto

have been with structures that are flat or hollow—

ze strukturami płaskimi lub pustymi w środku,

and why researchers are busy developing ways

a badacze poszukują sposobów

to incorporate blood vessels into bioprinted tissue.

na włączenie naczyń krwionośnych do wydrukowanych tkanek.

There’s tremendous potential to use bioprinting

Biodrukowanie ma ogromny potencjał,

to save lives and advance our understanding

aby ratować życie i pozwolić nam lepiej zrozumieć,

of how our organs function in the first place.

jak działają nasze organy.

And the technology opens up a dizzying array of possibilities,

Technologia otwiera wiele możliwości,

such as printing tissues with embedded electronics.

takich jak drukowanie tkanek z wbudowanymi elementami elektronicznymi.

Could we one day engineer organs that exceed current human capability,

Czy będziemy w stanie wyprodukować organy, których wydajność przewyższy tę ludzką

or give ourselves features like unburnable skin?

lub nadać sobie takie cechy jak ognioodporna skóra?

How long might we extend human life by printing and replacing our organs?

O ile będziemy mogli wydłużyć ludzkie życie,

drukując i wymieniając nasze organy?

And exactly who—and what—

A także - kto i co będzie mieć dostęp

will have access to this technology and its incredible output?

do tej technologii i jej wspaniałych efektów?