Bioinprimatze

Bioinprimatzea gizaki eta animalien ehun anatomikoak 3D inprimatze-prozesuaren bitartez sortzea da. Gaixoaren berezko zelulekin organo funtzionalak sortzea da fabrikazio-prozesu honen ezaugarri bereizgarriena. Bioinprimatzeak hainbat arlo lantzen ditu bere baitan: biologia, biomaterialak eta 3D inprimatzea.

Helburua

Ama-zelulen bitartez organoak eta ehunak sortzea da bioimprimatzearen helburu nagusia. Helburu honetan oinarrituz, paziente baten gaixotasunak eta biobateragarritasun-arazoak zuzendu ahal dira.

Organo eta ehunen inprimatzea eta ehun leunaren biofabrikazioa dira bioinprimatzearen erabilpen nagusiak. Azken garaiotan bioinprimatzeak arrakasta handia izan du, eta horri esker, garapen handia jasotzen ari da.

Historia

• 1980: Organoen eskaera-kopuru handiaren ondorioz, EUA delakoak (ingelesez European University Association) proiektuak martxan jartzen ditu soldaduen ehun zaurituak ordezkatzeko.
• 2004: Bioinprimatze terminoa lehen aldiz agertzen da. Armen, jostailuen eta bestelakoen inprimagailuak garatzen hasten dira.
• 2010: Organovo eta Invetech enpresek lehenengo bioinprimagailu komertziala sortzen dute.
• 2012: 3D inprimagailu baten bidez sortutako trakea-segmentu bat ezarri egiten zaio ume bati.
• 2013: Ama-zelula enbrionarioen lehenengo erabilpena egiten da 3D bioinprimatze-makina batean.
• 2013: Belarri artifizial baten garapena lortzen da 3D bioinprimatze-prozesuaren bitartez. Prozesua bete ahal izateko, kartilago zelulak garatzen dira.
• 2014: Organovo enpresak ehun-hepatikoa sortzen du 3D bioinprimatze-prozesuaren bitartez.

Atalak

3D bioinprimatze-makina erabiltzean, diseinuan eta produktuan eragina duten parametro batzuk zehaztasun handiz finkatu behar dira. Alde batetik, argi zehaztu behar da zein den momentu egokiena prozesu guztia abian jartzeko. Zelulei dagokienez, zein kopuru landuko den ezarri behar da. Ildo honetan, zelulen laborategiko hazkuntza-denbora xehetasun handiarekin finkatzea garrantzitsua da, zelula hauek aldamioetan jarri aurretik. Aldamioei dagokienez, zelula bakoitzak zein kokapen-lekua izango duen adierazi behar da. Amaitzeko, zelulen elikatze-prozesu moduak finkatu eta kontrolatu behar dira.

Bioinprimatzearen fabrikazio-prozesuan hainbat kontu dira garrantzitsuak. Hona hemen horietariko batzuk: matrizea, hidrogela, forma eta biotinta.

- Matrizea: Matrizea edo aldamioa bioinprimatze-makinaren oinarrizko egitura da. Ohiko materiala polimerikoa da, ez duelako kalte larririk eragiten eta biobateragarritasun handia duelako. Gainera, polimeroetan zelulak ugaritu daitezke arazorik gabe.

- Hidrogela: Hidrogela pazientearen zelulak dira. Zelulak disolbaturik dauden gela polimerikoa da. Adibide moduan, muskulu-zelulak erabiltzen dira, mioblastoak.

- Forma: Nahi den forma lortzeko laserrak erabiltzen dira. Laser hauek bioinprimatze-makinaren eskanerrean ezartzen diren erremintak dira.Laserrak bi kapako zinta bat estimulatuko du. Kanpoko kapak laserraren estimulazioa jasotzean barne-kapan dagoen biotintaren askapena eragingo du. Biotinta askatzean matrizean pilatuko da, bioinprimatze-makinaren programan sartutako prototipo-eredua marratuz.

- Biotinta: Bizirik dauden zelulez sortutako materiala da, likido eran agertzen dena. Biotintaren egoera likido honek nahi den forma lortzea baimentzen du.

Bioinprimatzean parte hartzen duten elementuak

Ingurune egokia ezarri behar da, zelulak bizirik irauteko eta ehun-hazkunde jasangarria mantentzeko. 3D inprimatze-prozesuan garrantzitsua da mikro-kanalen ezarpena aldamioan. Mikro-kanalen sorreraren ondorioz, biomaterialak berezko sistema-baskular bezala lan egingo du, oxigeno eta elikagaien garraioa baimentzen duelako. Mikro-kanalak sortzeko biotinta erabiltzen da.

Bioinprimatze-prozesuan sortutako ehunak erabilgarriak izateko, biomaterialean erabilitako zelulek bizirik iraun behar dute. Gainera, ehunak ugaritze-gaitasuna mantendu behar du. Ehunaren ugaritze-gaitasuna beharrezkoa da, gaitasun honen bidez zelula-kopurua handitzen delako. Azkenik, ingurune egokia sortu behar da zelulak bizirik iraun dezaten, eta ehunaren hazkundea jasangarria izan dadin.

Gaur egungo kasuak

Gaur egun bioinprimatze-makinekin hainbat organo eta piezak egin ahal dira. Orain arte erabili direnen artean, garrantzitsuenak honako hauek dira:

- Kirurgian: 2014. urtean 22 urteko neska bati plastikozko garezur bat jartzen zaio bioinprimatze-teknologia honi esker. Neskak garezurrean zuen arazoak, garuna zapaltzen zuelako. Horregatik, OTA (ordenagailu bidezko tomografia axiala) eta RM (erresonantzia magnetikoa) delako tekniken bidez, neskaren buruko neurriekin, garezur pertsonalizatu bat sortu zen.

- Hortzetan: Hortz-pieza indibiduala edo baraila osoa sortu daiteke.

- Protesietan: Posiblea da pazientearen hezurrak eskanerretik pasatzea eta, 3D inprimatzearen bitartez, ezin hobeto moldatzen zaion protesia egitea. Pazienteen eskariagatik, posiblea da hankarako edo besorako protesi pertsonalizatuak sortzea.

Abantailak eta desabantailak

Abantailak: Organo eta ehun berezi eta pertsonalizatuak garatu ahal dira gaixoaren zelulen bitartez. Ildo honetan, transplanteak edo organo-zuzenketak egiterakoan, gorputzak ezin izango ditu ukatu. Gainera, organo-emaileen beharra gutxituko litzateke. Orain arte, beste pertsona batzuen organoak behar zituzten gaixoek denbora asko itxaron behar izan dute hura lortzeko. Teknika honekin, ordea, denbora hori asko murriztuko da, eta organo-salmentaren arazoa amaituko da.

Desabantailak: Bioinprimatze-makinak oso garestiak dira. Salneurriei begira, bioinprimatze-prozesua askoz garestiagoa da transplante orokor bat baino. Organoak mota askotako zelulaz osatuta daude. Kokapen berezia duten zelula espezifikoak era egokian jartzea erronka handia da. Bioinprimatze-prozesuarekin sortzen diren ehunek oxigeno difusioa mugatzen dute, eta, gainera, gaur egungo aldamioek ez daukate kapilarrik edo tutu baskularrik.

Prozesua eta motak

Bioinprimatze-prozesua irudiaren eskuratzearekin hasten da, eta hiru dimentsioko prototipoaren garapenarekin bukatzen da. Prozesua hiru urratsetan burutzen da: irudia eskuratzea, irudiaren prozesamendua eta bukaerako inprimatzea.

Hiru dimentsioko prototipoaren garapenean, irudia eskuratzearen urratsa oso garrantzitsua da, prototipoaren kalitatea, lortutako informazioaren kalitatearen menpekoa delako. Irudia eskuratzeko bi teknika erabiltzen dira: eskanerra eta OTA.

Irudiaren prozesamenduan, lan-etekin altuko ordenagailuak erabiltzen dira, eta ordenagailu hauek irudiak lantzeko prozesamendu-tresneriarekin hornituta daude. Ordenagailura gehitu ahal diren prozesamendu-erreminten artean: bistaratze-erreminta, intentsitate-emanaldi maximoa/minimoa eta plano anitzeko erreformatzea. Irudiaren prozesamendua burutzeko, eskatutako piezaren neurriak moldatu ahal dituen ordenagailuz lagundutako diseinu-programa erabiliko da.

Amaitzeko, lortutako informazio guztia bioinprimagailura bidaltzen da fabrikazioa martxan jartzeko. Bioinprimatzea bi eratan egin daiteke. Lehena, gorputzari kalte egingo ez dion polimero-bateragarriez sortutako aldamioak egitea da. Ondoren, aldamioek beharrezko jarduera funtzionala produzitzeko zelulak hartuko dituzte. Aipaturiko aldamioak zelulez birbetetzen dira biorreaktore batean, eta behin gorputzean sartuta, biorreaktoreak soilik utziko du pasatzen organismoak sorturiko berezko zelulak. Bere funtzioa bete ondoren, aldamioak desagertzen dira, biodegradagarriak direlako. Bigarrena, eta konplexuagoa dena, organo-geruzak inprimatzea da. Kasu honetan, 3D inprimagailua isurtzen duen materialak laborantza zelular biziduna dauka, eta inprimagailuak biopapera izeneko lotura biodegradagarria erabiltzen du.

Erreferentziak

INVETECH Company. Cell and Advanced Therapies [linean]. Invetech [Kontsulta: 2016-11-19]. Erabilgarria: http://www.invetech.us/markets/cell-therapy/ helbidean.

INVETECH Company. Organovo: NovoGen MMX BioprinterTM [linean]. Invetech [Kontsulta: 2016-11-22]. Erabilgarria: http://www.invetech.us/portfolio/life-sciences/3d-bioprinter-world-first-print-human-tissue/ helbidean.

MIT Technology Review. La impresión 3D logra implantes a medida para generar los nervios dañados [linean]. Opinno, 2015-9-25 [Kontsulta: 2016-11-29]. Erabilgarria: http://www.technologyreview.es/biomedicina/48262/la-impresion-3d-logra-implantes-a-medida-para helbidean.

MAURICIO, Cristhian. Impresión 3D en la Biomedicina [linean]. Monografias [Kontsulta: 2016-12-1]. Erabilgarria: http://www.monografias.com/trabajos104/impresion-3d-biomedicina/impresion-3d-biomedicina.shtml#ventajasya helbidean.

Kanpo estekak

• Datuak: Q17018741
• Multimedia: 3D bioprinting / Q17018741