Fizikos mokslo krypties žurnalas „IOPscience“ paskelbė Vilniaus universiteto tarpdisciplininės mokslininkų grupės straipsnį apie pirmą kartą su gyvais organizmais išbandytą sudėtingą audinių karkasų formavimo tiesioginiu lazeriniu rašymu technologiją.

Tiesioginis lazerinis rašymas yra pažangus medžiagos apdirbimo lazerinės spinduliuotės būdas, kuriuo suformuojamas norimos geometrinės formos darinys. Šiuo metodu galima suformuoti darinius, kurių erdviniai matmenys būtų milimetrų eilės, o vidinė sandara pasižymėtų dešimčių mikrometrų (ar net geresne) skyra.

„Naudojant itin trumpus impulsus galima modifikuoti medžiagas jų nepažeidžiant termiškai ir taip užtikrinti aukščiausią apdirbimo kokybę. Tiesioginio lazerinio rašymo būdą galima pavadinti pačia tiksliausia 3D spausdinimo technologija pasaulyje. Su šiuo ypač sparčios lazerinės litografijos būdu sukurtu karkasu mes žengėme pirmąjį eksperimentinį žingsnį į regeneracinę mediciną“, – pasiekimu džiaugėsi tarpdisciplininės mokslininkų grupės tyrėjas, VU Lazerinių tyrimų centro mokslininkas dr. Mangirdas Malinauskas.

Darinių formavimo tiesioginio lazerinio rašymo būdu žingsniai: I–modeliavimas, II–formavimas, III–ryškinimas, IV–3D mikrostruktūrizuotas karkasas iš SZ2080 biologiškai suderinamos medžiagos.

Per pastarąjį dešimtmetį tiesioginė lazerio rašymo technologija panaudojant ypač sparčių impulsų lazerius tapo gerai žinomu metodu kuriant laisvos formos trimačius (3D) karkasus iš įvairių medžiagų – nuo  baltymų iki biologiškai suderinamų stiklų. Tačiau nepaisant to, kad tiesioginio lazerinio rašymo būdu formuoti karkasus tapo perspektyvu audinių inžinerijoje, tyrimai su gyvais organizmais panaudojant tokį karkasų gaminimo metodą iki šiol niekada nebuvo atliekami. „Pirmiausia tokiems tyrimams atlikti reikalingos ypatingai sudėtingos pasaulinio lygio gamybos technologijos. Iš kitos pusės, šiame procese turi dalyvauti įvairių mokslo sričių ekspertai: lazerinės fizikos, medžiagotyros, gamybinių technologijų, biochemijos ekspertai ir medikai“, – priežastis vardijo tyrėjas.

Tačiau VU lazerių fizikas, dr. Mangirdas Malinauskas su kolegomis vis tik išbandė unikalų karkasą, pagamintą iš SZ2080. Tai yra sudėtinė medžiaga, sudaryta iš organinių akrilatų ir neorganinių dalių (silicio ir cirkonio). Tokia dirbtinai susintetinta medžiaga suteikia ypatingą galimybę struktūrizuoti, materializuojant audinį iš kompiuteriu sumodeliuotos CAD schemos į realų objektą, apsaugo nuo iškraipymų ir susitraukimo. Ši medžiaga yra chemiškai inertiška ir biologiškai suderinama. Taigi, iš šios medžiagos spausdinami karkasai turi audinių inžinerijai būtinų mechaninių ir biologinių savybių. „SZ2080 yra pakankamai tvirta organinė medžiaga, tuo pačiu ji biosutaikoma ir yra biologiškai inertiška, todėl, mūsų nuomone, tinka kietų audinių, tokių kaip kaulai, kremzlės, ragenos ir kitų panašių audinių atstatymui“, – VU mokslininkų grupės atradimu dalijosi dr. M. Malinauskas.

VU tyrėjų atlikto eksperimento metu iš hibridinės (organinės-neorganinės) SZ2080 medžiagos buvo sukurti ryžio grūdo dydžio karkasai, kuriuose buvo auginamos alogeninių triušių kremzlinės ląstelės (chondrocitai). Jie vėliau buvo implantuojami į triušių organizmą vieno, trijų ir šešių mėnesių laikotarpiui. Histologinis tyrimas parodė, kad tam tikra porų geometrija ir prieš implantavimą auginamos kremzlinės ląstelės žymiai pagerina sukurtų 3D karkasų efektyvumą. Išgautas karkasų ir ląstelių biologinis suderinamumas yra panašus į rinkoje esančias kolageno membranas. Šio tyrimo sėkmė patvirtina tai, kad šešiakampės-porų-formos mikrodarinių karkasai gali būti sėkmingai pritaikomi kremzlės audinių inžinerijoje.

„Šiuo metu yra vertinama, ar žmogaus ląstelės biologiškai dera su karkasu ir auga jame teisingai. Tikimės teigiamų rezultatų netolimoje ateityje, tuomet kitas etapas jau turėtų būti „klinikiniai“ tyrimai“, – ateities planais dalijosi mokslininkas.

Visą straipsnį skaitykite čia.