Bioprintarea a fost un subiect foarte mediatizat in ultimii ani, datorita unor realizari cum ar fi printarea de piele umana, oase sintetice si chiar a unei glande tiroide functionale pentru soareci.

Printarea 3D a deschis calea pentru bioprintare datorita abilitatii unice a printerelor de a recrea structura tesuturilor. Softwarele lor pot fi programate pentru a aseza celulele dupa modele precise, astfel incat pot produce tesuturi in doar cateva ore si numeroase alte probe identice.

In ciuda progreselor din bioprintare, organele umane mai complexe continua sa fie greu de reprodus de oamenii de stiinta, rinichii regasindu-se pe un loc fruntas in lista celor mai complexe organe.

Rinichii au forma de boabe de fasole, sunt de marimea unui pumn, sunt localizati sub cutia toracica pe de o parte si alta a coloanei si joaca un rol important pentru sanatate. Fiecare rinichi curata sangele prin trecerea fluidelor si a substantelor reziduale printr-un filtru biologic numit nefron, ce blocheaza celulele sangelui si moleculele importante cum ar fi proteinele. Mineralele necesare sunt trimise inapoi in sange, iar reziduurile se elimina din corp prin urina.

Rinichii nostri filtreaza intre 110 si 140 litri de sange in fiecare zi, pastrand compozitia sangelui stabila si functionarea corpului nostru normala. Rinichii previn acumularea reziduurilor in corp, stabilizand nivelul de electroliti si producand hormoni pentru regularizarea presiunii sangelui si pentru crearea de globule rosii.

Aproape 10% din populatia globului este afectata de o boala cronica a rinichilor, lucru ce duce anual la decesul a milioane de persoane din cauza lipsei de tratament la preturi accesibile. In Statele Unite ale Americii tratamentul bolilor cronice ale rinichilor costa in jur de 48 de miliarde de dolari pe an, consumand aproape 7% din bugetul total pentru sanatate. In prezent exista peste 93.000 de persoane care se afla pe lista de asteptare pentru un transplant de rinichi, cu timpi de asteptare ce pot ajunge chiar si pana la zece ani.

In lipsa unui donator de rinichi, pacientii care isi permit pot fi supusi dializei, ceea ce presupune ca acestia sa astepte timp de trei pana la zece ore ca sangele sa le fie scos din corp, trecut printr-un dispozitiv de curatare si apoi introdus iarasi in vene. In ciuda costurilor ridicate si a timpului indelungat al dializei, aceasta metoda nu este la fel de eficienta ca procesul de curatare efectuat de rinichii reali.

Rinichii sunt printre cele mai complicate organe de recreat – daca nu chiar cele mai complicate. Acest lucru se datoreaza numarului urias de nefroni continuti de fiecare rinichi si a structurii complexe a nefronilor.

Totusi, oamenii de stiinta de la Laboratorul Jennifer Lewis de la Harvard au facut recent primul pas spre crearea unui rinichi ce ar putea inlocui rinichii donatorilor biologici. Folosind printarea 3D, Lewis si colegii ei au reusit sa recreeze componentele in forma de tub a nefronilor rinichilor si sa le construiasca o retea vasculara pentru circulatia sanguina.

Primul pas a fost printarea unei retele 3D de tesut, realizata din straturi de geluri la temperatura camerei. Unul dintre geluri contine celule stem umane, iar celalalt are proprietatea de a deveni lichid in urma racirii.

Pe masura ce tesutul este creat, se raceste, ceea ce determina al doilea gel sa curga in afara retelei, lasand in urma canale in care se pot forma vase sanguine. Ca metoda alternativa dezvoltata de cercetatorii de la Universitatea Wake Forest, software-ul imprimantei poate fi programat sa formeze microcanale in structura tesutului.

Materialul este continut intr-o matrice extracelulara, apoi factori de crestere sunt adaugati in canalele goale pentru a determina celulele stem sa se diferentieze in tipurile specifice de celule.

Tuburile printate 3D au reusit sa ramana functionale pentru mai mult de doua luni.

Anul trecut, oamenii de stiinta de la Laboratorul National Lawrence Livermore au dezvoltat o metoda ce permite retelelor vasculare sa se formeze singure in tesuturile bioprintate. Pana in acel moment, retelele vasculare erau cea mai mare piesa lipsa in bioprintarea de organe.

Tesuturile de rinichi create la Laboratorul Lewis sunt importante datorita complexitatii tuburilor si datorita faptului ca au fost capabile sa functioneze partial ca nefronii biologici.

Bioprintarea are un drum lung pana sa fie capabila sa creeze un organ complet functional, insa tehnologia are si alte aplicatii utile. Tuburile de nefroni bioprintate pot fi utilizate pentru depistarea intoxicarii cu droguri, pentru determinarea abilitatii rinichilor biologici de a filtra anumite substante sau pot fi incorporate in metode existente de dializa pentru a face procedura mai asemanatoare cu filtrarea naturala a corpului.

Progresele individuale in bioprintare pot parea mici, insa daca ele vor continua in acelasi ritm ca si pana acum, exista sansa sa vedem in decursul vietii noastre cum organele printate vor rezolva problemele celor ce se afla pe listele de asteptare pentru transplant.