- 3D tisk probíhá dokonce i ve vesmíru
- Netisknou se tady plastové modely, ale živé buňky
- Díky mikrogravitaci nedochází na ISS ke zhroucení vytisknutých buněčných struktur jako na Zemi
V posledních desetiletích došlo k obrovskému pokroku v oblasti aditivní výroby, známé jako 3D tisk. Tato technologie, původně využívaná hlavně pro rychlé prototypování a tvorbu plastových modelů, se nyní dostává do průmyslové sféry a umožňuje tisknout z různých materiálů, včetně kovů. Významným krokem vpřed je však 3D biotisk, který umožňuje vrstvit živé buňky a vytvářet trojrozměrné biologické struktury.
Jak to všechno začalo
Biotisk má své kořeny už v roce 2003, kdy vědci z Harvard Medical School provedli první experimenty v Boston Children’s Hospital. Zkoušeli vytvářet náhradní močové měchýře pomocí kolagenových a polymerových scaffoldů (struktur podporujících růst buněk) a vrstvení kmenových buněk pacientů. Brzy poté Atalův tým vyvinul první biotiskárny a následně i první plně funkční systém pro 3D biotisk orgánů, známý jako ITOP (integrated tissue and organ printing system).
Hlavním cílem biotisku je řešit celosvětový nedostatek orgánů pro transplantace. Tato technologie by mohla nabídnout rychlejší přístup k náhradním orgánům, jež by byly přizpůsobeny genetice a fyziologii konkrétního pacienta, což by výrazně snížilo riziko jejich odmítnutí imunitním systémem. Při úspěšném využití 3D tištěných orgánů by pacienti nemuseli užívat imunosupresiva, která mají často nežádoucí účinky – například vysoký krevní tlak, riziko infekcí či zvýšenou náchylnost k některým druhům rakoviny.
Jak funguje 3D biotisk
3D biotisk využívá vrstvení živých buněk a scaffoldů, což jsou struktury podporující správné růstové uspořádání buněk do složitějších tkání. Tyto scaffoldy mohou být vyrobeny z biokompatibilních materiálů, které poskytují oporu buněčným strukturám a zároveň umožňují jejich adaptaci na požadovanou formu orgánu či tkáně. Kromě běžného tisku na Zemi, kde je gravitační síla přítomná a nutí buňky skládat se na scaffoldech, přináší mikrogravitace novou možnost – v prostředí s nízkou gravitací, například na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS), se buňky mohou uspořádávat do složitých struktur přirozeněji a bez potřeby scaffoldů.
NASA v současné době provozuje vlastní výzkum 3D biotisku na ISS v rámci zařízení nazvaného BioFabrication Facility (BFF), které vyvinula společnost Redwire Corporation. Instalaci BFF na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) provedla v roce 2019 společnost Redwire Corporation. Bez gravitace totiž nedochází ke zborcení křehkých buněčných struktur pod jejich vlastní vahou. Jedním z hlavních cílů BFF je projekt BFF-Cardiac zaměřený na vytvoření srdeční tkáně.
Tento projekt je výjimečný v tom, že umožňuje studovat srdeční buňky způsobem, který dovoluje sledovat růst, reakci na stres a molekulární signály ve tkáních formovaných ve stavu beztíže. To představuje zásadní pokrok směrem k výrobě funkčních tkání, které se více podobají přirozeným lidským orgánům, a může to vést až k vývoji transplantovatelných tkání a orgánů ve vesmíru. V tomto prostředí mají buňky možnost se organizovat přirozeněji, což výrazně přispívá k poznatkům o regeneraci tkání, hojení ran a diferenciaci buněk.
