How to 3D print human tissue - Taneka Jones

Traducător: Iulia Moldovan Corector: Mirel-Gabriel Alexa

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

Există în prezent sute de mii de oameni pe listele de transplanturi,

waiting for critical organs like kidneys, hearts, and livers

așteptând pentru organe critice precum rinichi, inimă sau ficat,

that could save their lives.

care le-ar putea salva viețile.

Unfortunately,

Din păcate,

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

nu există suficienți donatori de organe disponibili pentru satisfacerea cererii.

What if instead of waiting,

Ce ar fi dacă în loc să așteptăm,

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

am putea crea de la zero organe noi-nouțe, personalizate?

That’s the idea behind bioprinting,

Asta e ideea din spatele bioprintării,

a branch of regenerative medicine currently under development.

o ramură a medicinei regenerative în prezent în curs de dezvoltare.

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

Nu putem printa organe complexe încă,

but simpler tissues including blood vessels and tubes

dar țesuturi simple precum vase de sânge și tubuli

responsible for nutrient and waste exchange

responsabili pentru schimbul de nutrienți și reziduuri

are already in our grasp.

sunt deja la îndemâna noastră.

Bioprinting is a biological cousin of 3-D printing,

Bioprintarea este verișoara biologică a printării 3D,

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

o tehnică care depune straturi de material unul peste altul

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

pentru a construi un obiect tridimensional, strat cu strat.

Instead of starting with metal, plastic, or ceramic,

În loc să folosească metal, plastic sau ceramică,

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

o imprimantă 3D pentru organe și țesuturi folosește bioink:

a printable material that contains living cells.

un material ce conține celule vii.

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

Majoritatea bioink-urilor sunt molecule bogate în apă numite hidrogeluri.

Mixed into those are millions of living cells

Amestecate în ele sunt milioane de celule vii

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

cât și diverse chimicale care încurajează celulele să comunice și să crească.

Some bioinks include a single type of cell,

Unele bioink-uri includ un singur tip de celulă,

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

pe când altele combină diferite tipuri pentru a produce structuri complexe.

Let’s say you want to print a meniscus,

Să spunem că vrei să obții un menisc,

which is a piece of cartilage in the knee

care e un cartilaj din genunchi

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

ce împiedică tibia și femurul să se frece unul de celălalt.

It’s made up of cells called chondrocytes,

E făcut din celule numite condrocite,

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

și vei avea nevoie de multe astfel de celule pentru bioink.

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

Celulele pot proveni de la donatori prin multiplicare în laborator.

Or they might originate from a patient’s own tissue

Sau din propriul țesut al pacientului,

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

creând un menisc personalizat puțin probabil să fie respins de corpul lor.

There are several printing techniques,

Există câteva tehnici de printare,

and the most popular is extrusion-based bioprinting.

și cea mai populară e bioprintarea bazată pe extrudare.

In this, bioink gets loaded into a printing chamber

În acest caz, bioink-ul e încărcat într-un cartuș

and pushed through a round nozzle attached to a printhead.

și e împins printr-un vârf rotund.

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

E eliminat printr-un orificiu rareori mai mare de 400 de microni în diametru,

and can produce a continuous filament

și poate produce un filament continuu

roughly the thickness of a human fingernail.

de grosimea unei unghii.

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

O imagine computerizată ghidează amplasarea filamentelor,

either onto a flat surface or into a liquid bath

fie pe o suprafață plană, ori într-o substanță lichidă

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

care va ajuta structura să rămână imobilă până se stabilizează.

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

Aceste printări sunt rapide, producând meniscul în aproximativ jumătate de oră,

one thin strand at a time.

strat cu strat.

After printing, some bioinks will stiffen immediately;

După printare, unele bioink-uri se vor întări imediat,

others need UV light or an additional chemical or physical process

altele au nevoie de lumină UV sau de un proces chimic sau fizic

to stabilize the structure.

pentru stabilizarea structurii.

If the printing process is successful,

Dacă procesul de printare e reușit,

the cells in the synthetic tissue

celulele din țesutul sintetic

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

vor începe să se comporte la fel ca celulele dintr-un țesut real:

signaling to each other, exchanging nutrients, and multiplying.

comunică, schimbă nutrienți și se multiplică.

We can already print relatively simple structures like this meniscus.

Putem deja printa structuri relativ simple ca acest menisc.

Bioprinted bladders have also been successfully implanted,

Vezici urinare bioprintate au fost deja implantate cu succes,

and printed tissue has promoted facial nerve regeneration in rats.

iar țesutul printat a promovat regenerarea nervului facial la șoareci.

Researchers have created lung tissue, skin, and cartilage,

Cercetătorii au creat țesut pulmonar, piele și cartilaj,

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

dar și versiuni în miniatură, parțial funcționale de rinichi, ficat și inimă.

However, replicating the complex biochemical environment

Totuși, replicarea complexului mediu biochimic

of a major organ is a steep challenge.

al unui organ important e o mare provocare.

Extrusion-based bioprinting may destroy

Bioprintarea bazată pe extrudare ar putea distruge

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

un procentaj mare de celule în cerneală dacă vârful este prea mic,

or if the printing pressure is too high.

sau dacă presiunea printării e prea mare.

One of the most formidable challenges

Una dintre cele mai formidabile provocări

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

e să furnizezi oxigen și nutrienți tuturor celulelor într-un organ întreg.

That’s why the greatest successes so far

De asta cele mai mari succese până acum

have been with structures that are flat or hollow—

au fost cu structuri care sunt plate sau goale

and why researchers are busy developing ways

și tot din acest motiv cercetătorii caută noi moduri

to incorporate blood vessels into bioprinted tissue.

de a încorpora vase de sânge într-un țesut bioprintat.

There’s tremendous potential to use bioprinting

Există un potențial imens ca bioprintarea

to save lives and advance our understanding

să salveze vieți și să ne îmbunătățească cunoștințele

of how our organs function in the first place.

despre cum funcționează organele noastre.

And the technology opens up a dizzying array of possibilities,

Iar tehnologia ne oferă o multitudine de posibilități năucitoare,

such as printing tissues with embedded electronics.

precum tipărirea țesuturilor cu electronice integrate.

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

Am putea într-o zi să creăm organe

care să întreacă actualele capacități umane,

or give ourselves features like unburnable skin?

sau să avem proprietăți precum pielea ignifugă?

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

Cât de mult am putea extinde viața umană prin printarea și înlocuirea organelor?

And exactly who—and what—

Și, mai exact, cine - și ce -

will have access to this technology and its incredible output?

va avea acces la această tehnologie și la rezultatele ei incredibile?