להדפיס את הרקמות בתוך הגוף

כתב העת Small Methods מציג פריצת דרך בהובלת תרופות ובהשתלת רקמות בסיוע אולטרסאונד – פיתוח של חוקרי הפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון. חוקרי הטכניון פיתחו שיטה לא פולשנית הכוללת פיגום, תאים והסעת תרופות לעומק הגוף אל רקמת היעד.

קבוצת המחקר של פרופ’ שולמית לבנברג, בהובלת הפוסט-דוקטורנט ד”ר ליאור דבי והדוקטורנט מג’ד משעור, פיתחה שיטה חדשנית לביו-הדפסה של תאים חיים ורקמות בעומק הגוף בצורה לא פולשנית באמצעות השרייה של גלי קול שמקורם מחוץ לגופו של המטופל. הטכנולוגיה מושתת על חומרים נוזליים הרגישים לקול (acousto-sensitive materials) המתמצקים במהירות בהשפעת אולטרסאונד ממקור חיצוני. תהליך זה אינו מצריך חשיפה פולשנית של הרקמה המטופלת, הקרנה או פעולות מזיקות אחרות.

ישימותה של הטכנולוגיה החדשה מודגמת בהקשרים של השתלה מקומית של תאים, הובלת תרופות לשחרור מקומי מבוקר לאורך זמן וביו-הדפסה בתלת-ממד. התכונות המכניות של הפיגומים ניתנות לכיוונון בהתאם לרקמת היעד ולקצב שחרור התרופה הרצוי.

בתחום הנדסת הרקמות, שמטרתו לייצר רקמות תפקודיות להשתלה לצורך שיקום תפקוד לקוי של רקמות ואיברים, התפתחה בשנים האחרונות גישה נוספת של בניית הרקמות המהונדסות בתוך  גופו של המטופל באמצעות שיטות הדפסה שונות. הדפסה ישירה של הרקמות, הבנויות מתאים חיים ופיגומים תומכים, מצריכה כיום תהליך פולשני הכולל חשיפה של האתר המטופל ויש בה סיכונים להתפתחות סיבוכים, פגיעות פריפריאליות וזיהומים.

דפוסי התגבשות של ההידרוג’ל תחת זמני חשיפה שונים לגלי אולטרסאונד. צולם במיקרוסקופ אלקטרוני סורק

בשיטה החדשנית שפותחה בטכניון, תאים או תרופות מובלים בתוך דיו ביולוגי נוזלי ישירות לאזור המטופל בעומק הגוף באמצעות הזרקה ישירה או קטטר. לאחר מכן מודפסת הרקמה המהונדסת בתוך  הגוף בהשפעת  גלי-קול המושרים ממתמר אולטרסואנד חיצוני למטופל. כך יכולה להיבנות רקמה מהונדסת בעומק הגוף ללא חשיפת האתר המטופל.

מיצוק בהשראת אולטרסאונד. בתמונה השמאלית: חיות התאים – חיים בירוק, מתים באדום. השיטה שמשמרת את החיות בתמונה הימנית הוא עטיפה שלהם ב”מיקרו-כדורים” המגינים אליהם בתהליך המיצוק

בעבודה שפורסמה לאחר ביקורת עמיתים במגזין המדעי Small Methods הציגו החוקרים כמה חידושים. ראשית, הצוות הצליח להציג לראשונה בניית רקמות עם תאיים חיים פונקציונליים כדוגמת תאי לב, זאת באמצעות השרייה חיצונית של גלי-קול. התאים המשיכו לתפקד ולפעום לאחר התהליך. בנוסף, תאי אנדותל יצרו רשתות כלי דם והראו חיוּת ותפקודיוּת לפחות כשבוע לאחר ההדפסה. בנוסף, החוקרים הציגו אפשרות להטעין את הדיו הביולוגי בתרופות אנטי-סרטניות לצורך שחרור מבוקר ומושהה לאורך זמן. כך יוכל להתבצע טיפול מקומי ממושך להפחתת השפעות לא רצויות באזורים בריאים. לבסוף, החוקרים הראו כי אפשר לשלוט בתכונות המכניות של הפיגום המודפס על ידי שינוי פרופיל ההשריה של גלי הקול (משך ועוצמה) כך שיתאים בצורה מיטבית לרקמת היעד המטופלת או כדי לשלוט בקצב שחרור התרופה הרצוי.

התארגנות התאים על ציר הזמן (כעבור יום, ארבעה ימים ושבעה ימים) אחרי מיצוק בהשראת אולטרסאונד. בירוק – תאי אנדותל

הוכחת ההיתכנות במחקר זה מהווה בסיס למחקרי המשך עבור מגוון יישומים ביו-רפואיים ופותחת צוהר לגישות טיפוליות חדשניות בהנדסת רקמות, שחרור מבוקר של תרופות וביו-הדפסה.

למאמר ב- Small Methods לחצו כאן