Dokud máme zdravou pokožku, příliš o ní nepřemýšlíme. Přitom jde o jeden z nejvíce podceňovaných orgánů lidského těla. Nejenže vytváří zásadní bariéru proti mikrobům, toxinům a záření, ale zároveň reguluje teplotu i ztrátu vody a funguje jako smyslový orgán, který nám zprostředkovává dotek i bolest. Obnovit tuto bariéru po vážném popálení proto může být doslova otázkou života a smrti.
S řešením by mohl pomoci 3D tisk, který už dávno neslouží jen k výrobě plastových součástek, ale stále častěji nachází uplatnění třeba i v medicíně – od protéz přes náhrady kostí až po experimenty s umělou kůží. Biotisk slibuje výrobu tkání a orgánů na vyžádání, dosud však narážel na zásadní překážku, a to neschopnost vytvořit cévní síť nezbytnou pro jejich přežití. Dvě nové, navzájem se doplňující technologie teď naznačují, že právě tento problém by u pokročilých kožních štěpů mohl být překonán, jak upozorňuje Singularity Hub.
Dvě nové techniky z Linköpingu
Závažná poranění kůže, zejména popáleniny, se obvykle léčí transplantací tenké vrstvy epidermis, tedy svrchní vrstvy kůže, odebrané z jiné části těla. Mnoho struktur, které zajišťují klíčové funkce kůže, například krevní cévy, nervy či vlasové folikuly, se však nachází až v hlubší vrstvě zvané dermis (škára). Tu většinou není možné transplantovat, protože by to v místě odběru zanechalo stejně závažnou ránu, jako je ta původní. Tradiční kožní štěpy proto většinou neobnoví plnou funkci kůže, navíc mohou vést ke zjizvení.
Nyní však vědci ze švédské Linköping University vyvinuli dvě nové techniky biotisku, které by mohly vytvořit kožní štěpy s cévami napodobující složitou strukturu škáry. V podstatě jde o 3D tisk z biologických materiálů. První přístup spočívá v injektáži gelu s buňkami přímo do rány, kde pak může dorůst funkční tkáň. Ten druhý využívá hydrogelová vlákna k vytvoření kanálků, jež se mohou proměnit v cévy.
„Škára je tak složitá, že ji v laboratoři nedokážeme vypěstovat. Dokonce ani nevíme, z jakých složek se přesně skládá. Proto se nejen my domníváme, že bychom mohli transplantovat její stavební kameny a nechat tělo, aby si dermis vytvořilo samo,“ uvádí v tiskové zprávě šéf výzkumu Johan Junker.
Bioinkoust v injekční stříkačce
Vědci nejprve vyvinuli speciální „bioinkoust“, který obsahuje buňky známé jako fibroblasty. Ty jsou v dermis nejběžnější a produkují klíčové látky, jako je kolagen, elastin a kyselina hyaluronová, uvádí server Wired. Právě tyto buňky nechali vědci růst na drobných kuličkách želatiny a poté je smíchali s kyselinou hyaluronovou, z nichž vznikl gel. Působením tlaku se pak gel změní v tekutinu, kterou lze vytlačit tryskou 3D tiskárny, a následně znovu ztuhne.
Tento „kožní inkoust v injekční stříkačce“ použili k vytvoření malých disků, které pak transplantovali pod kůži myší. Výsledky publikované v časopise Advanced Healthcare Materials ukázaly, že živé buňky v těchto discích produkovaly látky zásadní pro růst nové dermis, například kolagen, a v místě štěpu dokonce vyrostly nové krevní cévy.
Schopnost vytvářet nové cévy je přitom klíčová pro výrobu použitelných kožních štěpů. Vytvoření funkční cévní sítě je dlouhodobě jednou z největších výzev tkáňového inženýrství, protože bez ní není možné dodávat živiny a kyslík do větších a složitějších struktur.
Hydrogelové kanálky pro cévy
Druhá technika by tento problém mohla posunout ještě blíže k řešení. V dalším článku publikovaném v tomtéž časopise výzkumníci ukázali, že dokážou tisknout vlákna z hydrogelu do tkání. Ta lze uspořádat do složitých vzorů a poté rozpustit pomocí jednoduchého enzymu. Zůstane po nich dutý kanálek, ve kterém mohou vyrůst nové cévy.
Kombinací obou technologií by se tak v budoucnu mohla podařit výroba plně funkční umělé dermis. Ovšem jako vždy bude cesta z laboratoře do běžné klinické praxe dlouhá a nejistá. Přesto jde o významný krok směrem k léčbě těžkých kožních poranění.
