Čtete správně - biotisk během operačního výkonu totiž není pouhé sci-fi, ale realita vědců z Penn State Univerzity.
Léčba traumatického poranění kůže a kostí, tedy poranění do té doby zdravé tkáně, je zejména v oblasti hlavy velmi komplikované z důvodu přítomnosti mnoha rozdílných tkáňových vrstev. Americkým vědcům se však podařilo najít nový způsob léčby těchto zranění za pomoci biotisku provedeného během operace krysího modelu.
Doposud bylo potřeba k zacelení otvoru v lebce použít štěp kosti z jiné části pacientova těla nebo jiného dárce. Pro úspěšnou transplantaci kostního štěpu je nezbytná přítomnost tzv. osteoprogenitorových buněk a dostatečné cévní zásobení celé lokality, do které se transplantát přenáší.
Jak vysvětluje Ibrahim T. Ozbolat profesor Inženýrské vědy a mechaniky, biomedicínského inženýrství a neurochirurgie na Pensylvánské státní univerzitě: „Léčba kombinovaných defektů tvrdých a měkkých tkání najednou, je náročným úkonem. V kraniofaciální (obličejové) oblasti musí být navíc výsledek estetický.” a doplňuje: „Neznáme žádnou chirurgickou metodu souběžné léčby měkkých a tvdrých tkání. Proto jsme se pokusili přijít s technologií, která dokáže rekonstruovat celý defekt - od kosti po pokožku - najednou.”
Nejdůležitější bylo najít vhodný materiál na jednotlivé vrstvy a takovou bariéru, která nedovolí buňkám z kožní vrstvy přejít do oblasti kosti a začít tam růst. Vědci zvolili pro tisk „tvrdé tkáně” směs kolagenu, chitosanu, nano-hydroxyapatitu a dalších sloučenin a mezenchymálních kmenových buněk. Na měkké tkáně byla použita kombinace kolagenu a fibrinogenu ve střídavých vrstvách společně s dalšími růstovými sloučeninami. A stejně jako se mění jednotlivé části kůže, měnilo se i složení jednotlivých vrstev biotisku.
Jak celý tisk probíhal? Do 5 milimetrů velkého otvoru vědci nejprve vytiskli vrstvu kosti, na kterou napojili bariéru zabraňující přechodu buněk mezi jednotlivými vrstvami a na ni přišla vrstva dermis a poté epidermis. „Biotiskárně trvalo 5 minut vytvořit vrstvu kosti a měkkých tkání.” říká Ozbolat.
Výzkumníci provedli na 50 oprav traumatických defektů, u kterých došlo ve 100 % k úspěšnému zacelení vrstvy měkkých tkání v průběhu čtyř týdnů. K zacelení kosti došlo v 80 % případů v úseku šesti týdnů - zde je důležité zmínit, že k úplnému zahojení za stejně dlouhou dobu nedochází ve 100 % ani za použití transplantace kostního štěpu.
Vědci z Penn State nyní spolupracují s neurochirurgy, obličejovými a plastickými chirurgy na přenesení aplikace tohoto postupu i na lidské pacienty. Proces léčby zranění na hlavě by se tak mohl v budoucnu stát daleko rychlejším a jednodušším.