Detailní pohled na biotisk nové kůže. Kredit: WFIRM.

Představte si, že jednoho dne přijede k lůžku pacienta šikovná biotiskárna, která mu natiskne novou kůži z jeho vlastních buněk, hezky vrstvu po vrstvě, přímo na tělo. Anebo natiskne přijatelnou, i když méně na míru šitou kůži zraněným hned na místě havárie či katastrofy, dřív, nežli se zranění vůbec dostanou do nemocnice. A nejlepší na tom je, že tenhle den už rozhodně není daleko.

Sean Murphy. Kredit: Virginia Tech.

Vědci a inženýři amerického institutu Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) postavili první takovou mobilní biotiskárnu kůže, která dokáže tisknout živou dvojvrstevnou kůži přímo do rány pacienta. Podle šéfa výzkumu Seana Murphyho je jejich nová technologie unikátní především svojí mobilitou, a také schopností přímo v terénu předběžně vyšetřit rozsáhlá poranění kůže a následnou aplikovat kožní buňky tam, kde jsou nejvíce zapotřebí, aby vznikla nová fungující kůže.

Rozsáhlá, chronická nebo obtížně se hojící zranění postihují každoročně miliony Američanů. Jejich léčba bývá komplikovaná a také velmi nákladná. Právě komplikovaná rozsáhlá poranění kůže rovněž představují až třetinu bojových zranění vojáků v konvenční válce. Praktické biotiskárny se očividně budou velmi hodit.

Operátor mobilní biotiskárny v akci s preklinickým modelem lidské ruky. Kredit: WFIRM

Jak taková biotiskárna funguje? Hlavní typy kožních buněk, tedy kožní fibroblasty a keratinocyty, lze snadno získat malou biopsií z místa, kde má pacient nepoškozenou kůži. Fibroblasty vyrábějí mezibuněčnou hmotu v kůži, a také kolagen, což je kriticky významné při hojení ran. Keratinocyty jsou zase daleko nejpočetnější buňky pokožky.

Buňky získané od pacienta jsou následně smíchané s hydrogelem a použity jako živý inkoust do biotiskárny. V biotiskárně je integrovaná technologie pro skenování a analýzu zranění kůže. Na základě této analýzy pak probíhá vlastní biotisk nové kůže na ta nejvíce příhodná místa, což pak urychluje celý proces hojení a obnovu původních funkcí kůže.

Murphy a spol. zatím biotisk kůže úspěšně vyzkoušeli na preklinických modelech. Teď přijdou na řadu první klinické testy biotiskárny na lidech. V současnosti se pro podobné lékařské zákroky používají kožní štěpy, které lékaři zraněným transplantují z jiných míst na těle pacienta. Často mají ale problém dostatečně pokrýt poškozená místa, zvláště pokud jde o rozsáhlá zranění. V takovém případě jsou další možností dárci zdravé kůže. Při transplantaci kůže jiného člověka ale může dojít k odmítnutí kožního štěpu či ke tvorbě jizev.

Díky mobilním biotiskárnám by mohlo dojít k omezení léčby kožními štěpy z těla pacienta, které jsou, i přes maximální možnou šetrnost, dalším drastickým zásahem do již poškozeného těla. Mobilní biotiskárny by to měly tisknout novou kůži pohotově a snadno, a značně tím ulehčit pacientům. S vlastními buňkami pacienta, které je možné získat s mnohem menším utrpením dotyčného, než při odebírání kožních štěpů, se poranění kůže hojí mnohem rychleji, než kdyby byly ponechány vlastnímu osudu.

Video: 3D skin printer

Literatura

Wake Forest Baptist Medical Center: únor 2019, Scientific Reports 9: 1856.