Cercetătorii de la Universitatea din Toronto (UoT) și de la Sunnybrook Health Sciences Centre au dezvoltat un dispozitiv portabil capabil să bioimprime în 3D folii de piele care pot vindeca rănile provocate de arsuri.

Descris ca o „imprimantă 3D portabilă”, dispozitivul depune folii de material format de o cerneală biologică care acoperă rana, ajutând la accelerarea procesului de vindecare a pielii. Acesta a fost conceput ca o soluție in situ pentru a ajuta la accelerarea procesului de vindecare a rănilor pentru pacienții cu arsuri grave de suprafață mare.

Bioimprimantă 3D portabilă. Fotografie via UoT.

Imprimarea 3D a rutinei de îngrijire a pielii

Proiectul din spatele dispozitivului portabil este condus de Richard Cheng (doctorand IBBME), sub supravegherea profesorului Axel Guenther (MIE) și în strânsă colaborare cu Dr. Marc Jeschke, directorul Centrului de arsuri Ross Tilley, și echipa sa de la Spitalul Sunnybrook.

Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății (OMS), se estimează că 180.000 de decese în 2018 au fost cauzate de arsuri – marea majoritate au avut loc în țările cu venituri mici și medii. Primul prototip pentru dispozitivul portabil de bioimprimare 3D a fost dezvăluit pentru prima dată în 2018. „Majoritatea bioimprimatoarelor 3D actuale sunt voluminoase, funcționează la viteze reduse, sunt costisitoare și sunt incompatibile cu aplicațiile clinice”, a comentat la vremea respectivă Dr. Axel Guenther.

Diferența dintre prototipul dezvoltat în urmă cu doi ani și dispozitivul actualizat, prezentat de cercetători în lucrarea lor, este dovada demonstrabilă că biomaterialul depus poate vindeca efectiv rănile: „Anterior, am demonstrat că putem depune celule pe o arsură, dar nu exista nicio dovadă că există beneficii pentru vindecarea rănilor – acum am demonstrat acest lucru”, explică Guenther.

Imprimarea 3D a jucat un rol esențial în dezvoltarea unor soluții inovatoare pentru tratamentele medicale ale pielii și îngrijirea rănilor. De exemplu, în 2018, oamenii de știință de la Centrul Tehnic VTT din Finlanda, un centru non-profit de cercetare și dezvoltare deținut de stat, au dezvoltat un pansament inteligent din celuloză nanostructurată imprimabilă 3D și o placă de circuit imprimată 3D care vindecă și monitorizează rănile pielii.

Un prototip mai vechi al bioimprimantei 3D portabile care depune celule de piele pe un substrat. Clip via UoT.

Bioprinterul portabil

Cercetătorii explică faptul că metoda actuală de îngrijire a arsurilor – grefa de piele autologă – nu este eficientă atunci când se încearcă vindecarea arsurilor mari, pe tot corpul. Grefa de piele autologă, o metodă prin care se transplantează piele sănătoasă din alte părți ale corpului pe rană, nu poate oferi suficientă piele sănătoasă pentru a vindeca arsurile de grosime totală. Aceste arsuri grave se caracterizează prin distrugerea atât a stratului cel mai exterior, cât și a celui mai interior al pielii, acoperind adesea o porțiune semnificativă a corpului.

În lucrare, cercetătorii explică: „Standardul actual de îngrijire implică îndepărtarea țesutului deteriorat de pe rană, urmată de aplicarea unei grefe de piele autologă cu țesuturi obținute cu ajutorul unui dermatom direct din pielea pacientului. Cu toate acestea, arsurile de suprafață mare lasă adesea cantități insuficiente de piele sănătoasă pentru recoltare, împiedicând această aplicație în cazurile de leziuni grave.”

Imprimanta 3D portabilă funcționează prin utilizarea unei role pentru a distribui o foaie uniformă de biomaterial compusă dintr-o bioîncărcătură de celule de stromă mezenchimală (MSC). MSC sunt celule stem care se diferențiază în tipuri de celule specializate în funcție de mediul lor. Ca atare, în acest context, bioîncărcătura MSC favorizează regenerarea pielii și reduce cicatricile.

De la stânga: Profesorul Axel Guenther (MIE) și doctorandul Richard Cheng (IBBME). Fotografie via Daria Perevezentsev/UoT.

Pentru a oferi o soluție la limitele grefelor de piele autologă în tratarea rănilor mari provocate de arsuri, cercetătorii au dezvoltat bioimprimatorul 3D portabil, astfel încât să poată aplica cu ușurință biomaterialul într-un mod ușor de utilizat: „Designul modular al instrumentului portabil acordă operatorului un control deplin asupra dimensiunilor fizice și compoziției materiale a foii de precursor de piele rezultate”, scriu autorii.

De la prototipul din 2018, bioimprimatorul portabil a trecut prin 10 reproiectări. Echipa își propune să dezvolte un produs final care să poată fi utilizat de către chirurgi în sala de operație. Prototipul actual include un cap de imprimare microfluidic de unică folosință pentru a asigura sterilizarea și o roată moale care urmează traseul capului de imprimare, permițând un control mai bun pentru răni mai largi.

În următorii cinci ani, Jeschke crede că imprimanta manuală pentru piele ar putea fi văzută într-un cadru clinic:

„Odată ce va fi folosită într-o sală de operație, cred că această imprimantă va schimba regulile jocului în salvarea de vieți. Cu un dispozitiv ca acesta, ar putea schimba în întregime modul în care practicăm îngrijirea arsurilor și a traumatismelor.”

Articolul, „Handheld instrument for wound-conformal delivery of skin precursor sheets improves healing in full-thickness burns”, este publicat în Biofabrication.

Nominalizările pentru premiile 3D Printing Industry Awards 2020 sunt acum deschise. Cine credeți că ar trebui să se regăsească pe lista scurtă a ediției din acest an? Spuneți-vă părerea acum.

Subscrieți-vă la buletinul informativ 3D Printing Industry pentru cele mai recente știri din domeniul producției aditive. De asemenea, puteți rămâne conectat urmărindu-ne pe Twitter și apreciindu-ne pe Facebook.

Încercați o carieră în domeniul producției aditive? Vizitați 3D Printing Jobs pentru o selecție de roluri în această industrie.

Leave a comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.