Biopatron

Egyre elképesztőbb dolgokat lehet előállítani háromdimenziós nyomtatón. Például élő sejtekből álló emberi máj- és veseszövetet. Ez forradalmasíthatja az orvostudományt, míg a jövőbeli fejlesztések akár az egészséges emberi testet is javíthatják. Ez utóbbi viszont rengeteg kérdést vethet fel.

Majdnem működésképtelen műanyag pisztoly révén robbant a köztudatba a tavasszal a háromdimenziós (3D-s) nyomtatás. Az internetről letölthető digitális tervrajzot használva, megfelelő háromdimenziós nyomtatóval, bárki otthon is kinyomtathatta a néhány lövés leadására alkalmas szerkezetet. (A 3D-s nyomtatás lényege, hogy nem kétdimenziós papírra nyomtatunk, hanem térbeli szerkezeteket alkotunk a számítógéphez csatlakoztatott nyomtatóval, amelynek nyomtatófeje erre a célra fejlesztett speciális anyagot használ a számítógépes adatfájlban tárolt tervrajz kinyomtatásához.)

Azóta sorra érkeznek a hírek az ilyen eljárással előállított legkülönfélébb alkatrészekről: immár strapabíró és működőképes, fémből készült fegyverről, különböző élelmiszerekről, személyre szabott fogkeféről. Az újdonságok egyre szaporodnak. A londoni Science Museum múlt hónapban nyílt kiállítása már hatszáznál is több (műanyagból, titánból, homokkőporból készült) kreálmányt mutat be a legkülönfélébb területekről, beleértve az egészségügyet is. Bármekkora port kavarnak ugyanis a nyomtatható fegyverekről szóló hírek, a 3D-s nyomtatás az egészségügyben, a gyógyításban jelent igazi áttörést.

– Ez a technológia évek óta a figyelem középpontjában van, a sajtó folyamatosan foglalkozik vele. De az igazi robbanás az idén történt – mondja Meskó Bertalan orvosi jövőkutató. A már többször a világ legjobb orvosi technológiai blogjának választott ScienceRollt (scienceroll.com) és a magyar MedIQ (mediq.blog.hu) blogot jegyző orvos genetikus beszámol róla, hogy amikor februárban az amerikai űrkutatási állomáson, a NASA-nál járt egy kurzuson, akkor mutatták meg neki az első olyan 3D-s nyomtatókat, amelyekkel nagyon olcsón lehetett kinyomtatni tárgyakat. – Szoftverrel már akkor rajzolhattunk modelleket, és különböző porok felhasználásával ki is tudtuk nyomtatni őket. Az eszköznyomtatás nagyon előrehaladott, a NASA-nál az év elején azt mondták, hogy néhány éven belül élő szöveteket, tehát biomatériát is lehet nyomtatni ezzel a módszerrel. Akkor ezt a közlést még orvosi jövőkutatóként is elég bátor kijelentésnek tartottam – hangsúlyozza Meskó. Majd rögtön hozzáteszi, hogy ehhez képest már a nyár végén megjelentek a hírek, amelyek arról szóltak, hogy japán és kínai kutatók szív-, máj- és veseszövetet tudtak nyomtatni. Sőt a legújabb eredmény az, hogy a tudósok már embrionális őssejtből is képesek szövetet nyomtatni, ami új dimenziót nyithat a szervadományozás terén. Pontosabban kiválthatja ez utóbbit.

Nincs még szó arról, hogy a kutatók sejteket tudnak nyomtatni. A végcél persze ez, de ma még nem tartunk itt. A mai technológia arra képes, hogy szöveteket nyomtassunk, nem sejteket. Tehát az élő szövet nyomtatásánál lényegében a tinta maga az élő, osztódó sejt.

– Valójában tehát létrehozunk olyan szöveteket, amelyeket egyébként nehéz lenne létrehozni. Az igazi áttörést az jelenti majd, ha élő sejteket is tudunk nyomtatni az építőkövekből, tehát a szénhidrátokból, a különböző molekulákból és vegyületekből ki tudunk nyomtatni egy sejtet, amelyből aztán szövetet nyomtathatunk. De ez még tényleg elég futurisztikusan hangzik. Bár ha azt nézzük, pár éve még azt mondták, maga a 3D-s nyomtatás is futurisztikus elképzelés. Ehhez képest ma már pár tízezer forintért kaphatók olyan gépek, amelyekkel modellek alapján otthon is lehet tárgyakat háromdimenziósan nyomtatni – érzékelteti az iparág szélsebes fejlődését a jövőkutató.

Mint mondja, a laboratóriumokban fenntartott 3D-s nyomtatóba töltött sejtek segítségével a kutatók már létrehoztak olyan májat, amely negyven napig maradt életben, és ennyi ideig képes volt kiválasztani a mérgeket is sejtszinten. Ez hatalmas előrelépés, ugyanis az ezt előállító kutatók nagyjából egy évvel korábban még csak öt napig tudták életben tartani az ilyen szöveteket. És remélik, hogy jövőre képesek lesznek előállítani olyan működő májat, amely lehetővé tesz olyan gyógyszerkísérleteket, amelyek közben egyetlen ember szervét sem kell kockáztatniuk.

Meskó Bertalan szerint ezeket a szerveket pár éven belül már humán célokra, szervbeültetésre is fel lehet használni. Persze addig még rengeteg biztonsági kérdést kell megoldaniuk, etikai aggályt eloszlatniuk a kutatóknak, de leküzdhetetlen akadályt már nem lát a szakma ezen a területen.

Ennél is hamarabb hozhat változást a technológia az orvoslásban a nem élő szövetek kinyomtatása terén. Például a fogszabályozásnál a jövőben elegendő lehet leképezni a szájüreget, majd ez alapján megtervezni és minimális összegből kinyomtatni a fogszabályozó eszközt. Ami így teljesen személyre szabott és a jelenlegi megoldásoknál lényegesen olcsóbb lehet. Emellett készülhet ezzel a módszerrel bármilyen „gipsz” vagy egyéb orvosi segédeszköz is, így például a mozgásszervi betegek által használt mankó. De nem élő szövetből készült már háromdimenziós nyomtatóval olyan plasztik légcső is, amelyik egy születési rendellenességgel világra jött, a cső beültetésekor három hónapos kisbabának mentette meg az életét. A biológiailag lebomló anyagból előállított szerkezet a gyermek hároméves korára el is tűnik szervezetéből, addigra pedig egészséges szövetek veszik át a szerepét. Ismerünk már olyan állatkísérleteket is, amelyekben fület növesztettek kísérleti patkányoknak. E szervnek csak egy része készült 3D-s nyomtatóval, és az sem élő szövet volt, hanem olyan műanyag struktúra, amely köré szövetek „nőttek”, maga az eszköz pedig segítette a szövetek növekedését.

A 3D-s nyomtatás ugyancsak nagy lehetőségeket rejt a csontpótlásban, ugyanis a módszer tönkrement csontrészek pótlására is használható lehet. A Washington State University mérnökei például már sikeresen kipróbálták az ötletet egereken és patkányokon, de a kutatók szerint a mindennapi felhasználásra még nagyjából tíz évet kell várni. Az amputált végtagok protézisének elkészítése viszont már most lehetséges ezzel az eljárással.

– Erre nemrég láttam példát a Stanford Egyetemen, ott találkoztam egy férfival, akinek a bal lábát térd alatt amputálták. Az illető Irakban volt katona, ott vesztette el a lábát, ám biztosítása nem fedezte a művégtag elkészítésének költségét. Emiatt úgy oldotta meg a problémát, hogy egy céggel megterveztette, majd 3D-s nyomtatóval kinyomtatták a lábára kitalált, tervezett protézist. Találkozásunkkor már hónapok óta ezzel a művégtaggal járt, más amputáltaknak pedig abban próbált segíteni, hogy hozzá hasonlóan személyre szabott, de a hagyományosnál sokkal olcsóbb művégtaghoz jussanak – meséli Meskó Bertalan. Hangsúlyozza, hogy ez a technológia sokkal olcsóbb, mint amit a biztosítók finanszíroznak az Egyesült Államokban, csak éppen nem a megszokott rendszeren fut végig a beszerzés, így egyelőre nem támogatják.

Ugyanilyen okból készíttetett 3D-s technológiával fillérekből „kiborgkezet” tizenkét éves fiának egy amerikai apa. A gyermek bal kezéről születése óta hiányoztak az ujjak, egy hagyományos módon készített protézis viszont több tízezer dollárba került volna, amit nem fedezett a biztosítás. Emiatt kezdett kutakodni az apa, majd akadt rá a megszokottnál jóval olcsóbb megoldásra. Fia ma már képes megfogni hátizsákja fogantyúját, kerékpározás közben pedig ugyanúgy két kézzel tudja fogni a kormányt, mint bármely más gyerek.

A protézisek mellett különböző pótlások is készülhetnek 3D-s nyomtatással, ha az emberi testnek bizonyos részei sérülnek, és nem tudják pótolni őket más szövetekkel. Erre is van már példa az orvoslásban: az Egyesült Államokban többször korrigáltak úgy arcsérüléseket, hogy lényegében leképezték és kinyomtatták a hiányzó részeket, majd beépítették őket az állkapcsoknál.

Ha az orvosok nemcsak holt anyaggal, hanem élő szövetekkel is dolgozhatnak majd ilyen technológiával, ma még szinte megjósolhatatlan lehetőségek nyílnak meg. Ám a célok bizonyára nem csak gyógyító jellegűek lesznek. Egyre nagyobb lesz a kísértés, hogy az egyébként egészséges emberi testnek speciálisan tervezett és kinyomtatott szövetekkel, protézisekkel szerezzenek szuperképességeket: például jobb látást, jobb hallást, erősebb izomzatot alkossanak.

Hol lesz a vége ennek a „jobbító” törekvésnek?

Nyomtatott valóság

Bár a műanyag fegyverről szóló hírek nagyobb port kavartak minden más 3D-s nyomtatással kapcsolatos újdonságnál, bőven akad már olyan működő fejlesztés, amelynek előállításához szintén ezt a technológiát használták. Néhány érdekesség a háromdimenziós nyomtatás frontvonaláról.