Βαλβίδες καρδιάς με τεχνολογία των 3D εκτυπωτών

Τρισδιάστατοι εκτυπωτές στην ιατρική
Ολοένα και μεγαλύτερη εφαρμογή βρίσκει η τεχνολογία των 3D εκτυπωτών σε τομείς της ιατρικής. Γερμανοί ερευνητές «εκτυπώνουν» βαλβίδες καρδιάς για να τις χρησιμοποιήσουν σε μεταμοσχεύσεις.
Οι ασθενείς που πάσχουν από προβλήματα καρδιάς μπορούν πλέον να ζουν άφοβα. Οι τεχνητές βαλβίδες καρδιάς που παράγονται τώρα με τους τρισδιάστατους εκτυπωτές έρχονται να τους βοηθήσουν. Οι βαλβίδες καρδιάς που παράγονται χάρη στην τεχνολογία των 3D εκτυπωτών θα πρέπει να είναι ίδιες ακριβώς με τις βαλβίδες των ασθενών.«Προκειμένου να «εκτυπώσουμε» βαλβίδες καρδιάς με τους τρισδιάστατους εκτυπωτές, χρειάζεται πρώτα να σαρώσουμε τις φυσικές βαλβίδες των ασθενών» επισημαίνει ο υπεύθυνος του εγχειρήματος Χάρτμουντ Σβάντ από το τεχνολογικό πανεπιστήμιο του Βερολίνου. Η τεχνολογική αυτή πρωτοπορία πριν λίγα χρόνια έμοιαζε με σενάριο επιστημονικής φαντασία. Σήμερα αποτελεί πραγματικότητα.

Με την μέθοδο της τομογραφίας, η οποία χρησιμοποιείται με επιτυχία στην ιατρική, οι ερευνητές σαρώνουν τις φωτογραφίες των βαλβίδων των ασθενών αρχικά σε δύο διαστάσεις. Στη συνέχεια με τη χρήση ενός ειδικού λογισμικού τις υποβάλλουν σε τρισδιάστατα σχέδια. Ο μηχανικός Μπεν Γιάστραμ από την «TU Berlin» εστιάζει στο τρισδιάστατο γράφημα της βαλβίδας καρδιάς. Με το πάτημα μόνο ενός κουμπιού μεγεθύνει την εικόνα. Μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα, η εικόνα της βαλβίδας της καρδιάς αρχίζει να παίρνει το μέγεθος μιας φυσικής βαλβίδας, ικανής να συμβάλει στην σωστή κυκλοφορία του αίματος στον οργανισμό. Τα δεδομένα στέλνονται στη συνέχεια στους εκτυπωτές 3D, οι οποίοι χρησιμοποιούν πλαστικά υλικά για να «εκτυπώσουν» τις βαλβίδες καρδιάς. «Η λειτουργία των τρισδιάστατων εκτυπωτών για την παραγωγή των βαλβίδων καρδιάς στηρίζεται σε πολυμερή πλαστικά.» τονίζει ο Μπεν Γιάστραμ.

Με βάση αυτό το μοντέλο φυσικής βαλβίδας, οι ερευνητές προχωρούν στο επόμενο βήμα, χρησιμοποιώντας ιστό ομφάλιου λώρου για να «εκτυπώνουν» βαλβίδες καρδιάς. «Ο ομφάλιος λώρος έχει το μεγάλο

πλεονέκτημα ότι περιέχει βλαστοκύτταρα» αναφέρει η βιολόγος Λόρα Κούντερς. Από αυτά τα κύτταρα μπορούν να αναπτυχθούν πολλά διαφορετικά ανθρώπινα κύτταρα. Το στοιχείο που κάνει να ξεχωρίζει τα κύτταρα του ομφάλιου λώρου από άλλα κύτταρα του οργανισμού είναι η μικρή τους ηλικία, γεγονός που τα καθιστά αποδεκτά με ευκολία από το ανθρώπινο σώμα κατά τις μεταμοσχεύσεις.

«Η μεγάλη πρόκληση που είχαμε να αντιμετωπίσουμε από βιολογική άποψη είναι με ποιους τρόπους η βαλβίδα καρδιάς που έχει παραχθεί από τους τρισδιάστατους εκτυπωτές μπορεί να εξελιχθεί σε πλήρη ιστό» τονίζει η Κόρα Λούντερς. «Η συγκεκριμένη λύση που προτείνουμε βοηθάει στην καλύτερη κυκλοφορία του αίματος μέσα στο σώμα» αναφέρει η Λούντερς και προσθέτει: «Στο τελικό παραγόμενο αποτέλεσμα υπάρχουν όλα τα στοιχεία που εγγυώνται τη βιωσιμότητα του κυττάρου, όπως οι ηλεκτρολύτες». Μόλις τα κύτταρα αναπτυχθούν στην «εκτυπωμένη» βαλβίδα, αυτή τοποθετείται στο σώμα του ασθενούς και λειτουργεί το ίδιο αποτελεσματικά όπως μία φυσική βαλβίδα καρδιάς.

Στο εργαστήριο του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου του Βερολίνου ήδη γίνονται πειράματα σε ζώα ώστε να εξεταστούν τα περιθώρια εξέλιξης της τεχνολογίας των τρισδιάστατων εκτυπωτών. «Απώτερος στόχος μας είναι ο πλήρης ιστός της καρδιακής βαλβίδας να αναπτύσσεται στο ανθρώπινο σώμα» αναφέρει ο Χάρτμουντ Σβάντ και προσθέτει: «Η βαλβίδα καρδιάς που έχει παραχθεί με τους εκτυπωτές 3D και βρίσκεται μέσα στο σώμα του ασθενούς θα διαλυθεί με το πέρασμα του χρόνου. Στην θέση της, μακροπρόθεσμα, μπορούν να εξελιχθούν βαλβίδες καρδιάς μέσα από τα ίδια τα κύταρρα του οργανισμού».

Οι ερευνητές αναζητούν το κατάλληλο υλικό που θα χρησιμοποιείται στην τεχνολογία της τρισδιάστατης εκτύπωσης, το οποίο θα είναι αποτελεσματικό αλλά και φιλικό προς το περιβάλλον.