Hidrogel koji se sam savija mogao bi pomoći u izradi složenih oblika tkiva

Izrada umjetnog tkiva nije samo pitanje pronalaska pravog materijala. Jednako je važno oblikovati strukturu koja će podsjećati na stvarnu anatomiju. Hrskavica, krvne žile, dušnik i druga tkiva imaju zakrivljene i prostorno složene oblike koje je teško dobiti klasičnim ravnim postupcima. Nova platforma iz područja 4D biofabriciranja pokušava taj problem riješiti materijalom koji se sam mijenja nakon izrade.

Istraživači su spojili hidrogel na bazi želatine i alginata s principom kirigamija, tehnike rezanja i savijanja papira. Fotolitografijom su u materijalu oblikovali područja različite gustoće umrežavanja. Kada hidrogel dođe u kontakt s tekućinom, različiti dijelovi ne bubre jednako. Ta razlika stvara sile koje konstrukciju savijaju, preklapaju ili uvijaju u unaprijed programiran oblik.

Za razliku od klasične 3D bioštampe, kod koje se složeni oblik gradi sloj po sloj, ovdje se ravnija početna struktura nakon izrade autonomno transformira. Vanjski okvir može zadržati osnovnu geometriju, dok se unutarnja područja šire i stvaraju trodimenzionalne nabore. Takav pristup omogućuje izradu oblika koji bi bili zahtjevni za izravno ispisivanje.

Odabir materijala važan je i zbog stanica. Želatina može oponašati neke značajke izvanstaničnog matriksa, dok alginat doprinosi mehaničkoj stabilnosti i kontroliranom bubrenju. Istraživači žele dobiti konstrukcije koje nisu samo geometrijski zanimljive, nego i kompatibilne sa živim stanicama.

Moguće primjene uključuju izradu zakrivljenih nosača za regeneraciju tkiva, modele za istraživanje bolesti i materijale za zacjeljivanje rana. U teoriji, konstrukcija bi se mogla postaviti u jednostavnijem obliku, a zatim se u vlažnom okruženju preoblikovati prema složenijoj anatomiji. To bi moglo smanjiti potrebu za mehaničkim sklapanjem vrlo sitnih dijelova.

Ipak, tehnologija je još daleko od kliničke uporabe. Rad je pokazao ponašanje platforme u laboratoriju, a sljedeći korak je testiranje u životinjskim modelima. Tek tada će se moći procijeniti kako materijal reagira na imunološki sustav, opterećenje, protok tekućina i dugotrajnu prisutnost u tijelu.

Najzanimljiviji dio istraživanja zato nije obećanje da je problem izrade umjetnog tkiva već riješen. Vrijednost je u novom načinu razmišljanja: materijal se ne mora samo pasivno oblikovati, nego može biti programiran da se nakon izrade sam preuredi. Ako daljnji pokusi potvrde biokompatibilnost i kontrolu oblika, takvi bi se hidrogelni sustavi mogli pridružiti sve većem alatu regenerativne medicine.