Οι τραυματισμοί μαλακών ιστών του γαστρεντερικού συστήματος όπως έλκη ή αιμορραγίες αντιμετωπίζονται σήμερα κυρίως με χειρουργικές επεμβάσεις, οι οποίες δεν εγγυώνται πάντα μόνιμη αποκατάσταση και συχνά απαιτούν αναισθησία και παρατεταμένη νοσηλεία.
Τα τελευταία χρόνια, η βιοεκτύπωση αναδεικνύεται ως μια πολλά υποσχόμενη θεραπευτική προσέγγιση. Με την τεχνική αυτή, ένα βιοσυμβατό «μελάνι», συνήθως από φυσικά πολυμερή που προέρχονται από φύκια, εναποτίθεται απευθείας στο σημείο της βλάβης σχηματίζοντας ένα ικρίωμα που ευνοεί την ανάπτυξη νέων κυττάρων. Ωστόσο, οι υφιστάμενοι βιοεκτυπωτές είναι ογκώδεις, απαιτούν χειρουργική πρόσβαση και αναισθησία, περιορίζοντας την κλινική τους εφαρμογή.
Παράλληλα, αναπτύσσονται «ασύρματες» ιατρικές τεχνολογίες, όπως είναι οι ‘έξυπνες’ κάψουλες που καταπίνονται και κατευθύνονται με εξωτερικούς μαγνήτες για στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων. Το μειονέκτημά τους είναι ότι έχουν σχεδιαστεί κυρίως για κίνηση μέσα σε υγρά, με αποτέλεσμα να ελέγχονται δύσκολα όταν έρχονται σε επαφή με το τοίχωμα των ιστών, κάτι που είναι κρίσιμο για τη βιοεκτύπωση, η οποία απαιτεί ακριβή και σταθερή επαφή.
Αυτό ακριβώς το πρόβλημα έρχεται να λύσει η ομάδα ερευνητών της Σχολής Μηχανικών της Ομοσπονδιακής Πολυτεχνικής Σχολής της Λοζάνης (EPFL), παρουσιάζοντας μια τεχνολογία που μοιάζει να έρχεται από το μέλλον, το Magnetic Endoluminal Deposition System (MEDS), τον πρώτο βιοεκτυπωτή που καταπίνεται και καθοδηγείται με ακρίβεια σε σημεία βλάβης για να «εκτυπώσει» ιστούς μέσα στο σώμα. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Advanced Science και ανοίγει τον δρόμο για μια νέα γενιά μη επεμβατικών ιατρικών παρεμβάσεων.
{https://www.youtube.com/watch?v=vG5SLGeD9i4}
«Συνδυάζοντας τις αρχές της in situ βιοεκτύπωσης με την τεχνολογία των έξυπνων καψουλών, οραματιστήκαμε μια εντελώς νέα κατηγορία συσκευών, έναν βιοεκτυπωτή μεγέθους χαπιού που μπορεί να καταπίνεται», εξηγεί ο επικεφαλής του εργαστηρίου, Vivek Subramanian.
Το MEDS είναι σχεδιασμένο σαν ένα μικροσκοπικό στυλό με ελατήριο στην άκρη. Στο εσωτερικό του περιέχει έναν θάλαμο με ‘ζωντανό’ βιοτζελ και έναν μηχανισμό εμβόλου που ωθεί το υλικό προς τα έξω. Παρότι έχει μέγεθος περίπου όσο ένα χάπι, δεν διαθέτει ενσωματωμένα ηλεκτρονικά. Η απελευθέρωση του βιομελανιού ενεργοποιείται από μια εξωτερική δέσμη λέιζερ στο εγγύς υπέρυθρο, η οποία διεισδύει με ασφάλεια στους ιστούς. Ταυτόχρονα, η κίνηση και η ακρίβεια της συσκευής ελέγχονται μέσω εξωτερικών μαγνητών που χειρίζεται ένας ρομποτικός βραχίονας, με τρόπο αντίστοιχο ενός joystick.
Στα εργαστηριακά πειράματα η ομάδα χρησιμοποίησε το MEDS για να επιδιορθώσει τεχνητά έλκη διαφορετικών μεγεθών σε προσομοιωμένο γαστρικό ιστό, καθώς και για να σφραγίσει σημεία με προσομοιωμένη αιμορραγία. Σε πειράματα in vivo σε κουνέλια που πραγματοποιήθηκαν στις ΗΠΑ, η συσκευή κατόρθωσε να εναποθέσει με ακρίβεια βιομελάνι στο στομάχι τους ενώ η πορεία της παρακολουθήθηκε με ακτίνες Χ. Μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας, η κάψουλα ανακτήθηκε με ασφάλεια από το στόμα μέσω μαγνητικής καθοδήγησης.
Οι ερευνητές σημειώνουν ότι το βιομελάνι μπορεί να εμπλουτιστεί με φάρμακα ή με ζωντανά κύτταρα για να ενισχύσει περαιτέρω την αναγεννητική διαδικασία.
«Στα ελεγχόμενα εργαστηριακά πειράματά μας, το βιομελάνι φορτωμένο με κύτταρα διατήρησε τη δομική του ακεραιότητα για περισσότερες από 16 ημέρες», αναφέρουν οι επιστήμονες. «Αυτό δείχνει τις δυνατότητές του να λειτουργήσει ως ένας μικρός “βιοαντιδραστήρας”, απελευθερώνοντας αυξητικούς παράγοντες και προσελκύοντας νέα κύτταρα για την επούλωση τραυμάτων».
Παρότι τα αποτελέσματα είναι ιδιαίτερα ενθαρρυντικά, οι ερευνητές τονίζουν ότι απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για την πλήρη επιβεβαίωση της αποτελεσματικότητας της τεχνολογίας σε κλινικό περιβάλλον.
Το επόμενο βήμα τους είναι η επέκταση των δυνατοτήτων του MEDS στην αποκατάσταση αιμοφόρων αγγείων και ιστών του κοιλιακού τοιχώματος, διευρύνοντας ακόμη περισσότερο τα όρια της βιοεκτύπωσης μέσα στο ανθρώπινο σώμα.
