Para ilmuwan yang menggunakan pencetakan 3D telah mengembangkan ovarium yang berfungsi, dengan mana tikus steril dapat melahirkan tikus yang sehat. Bioprosthes ovarium terdiri dari kerangka berpori dari tinta gelatin yang diisi dengan folikel - kantung kecil berisi cairan yang menyimpan sel telur yang belum matang. Dengan bantuan mereka, adalah mungkin untuk meningkatkan produksi hormon dan mengembalikan kesuburan pada tikus, yang merupakan tujuan akhir dari penelitian ini.
Dalam tes pada tikus di mana satu ovarium diangkat dengan operasi, para ilmuwan menemukan bahwa implan terhubung ke sistem peredaran darah selama seminggu dan terus melepaskan telur secara alami melalui pori-pori yang tertanam dalam struktur gelatin. Dari tujuh tikus yang dikawinkan setelah menginstal bioprosthesis, tiga melahirkan tikus yang sehat. Selanjutnya, mereka bisa makan ASI dan mendapatkan tandu sehat.
Bagaimana cara kerjanya berbeda dari struktur pencetakan tiga dimensi lainnya? Pertama-tama, ini adalah kerangka prostesis dan bahan dari mana ia dibuat. Ini adalah gelatin, hidrogel biologis yang terbuat dari kolagen yang rusak yang aman untuk digunakan manusia.
Ada sejumlah kondisi di mana Anda dapat membuat bioprosthesis yang sukses yang tidak akan ditolak oleh organisme hidup. Itu harus dibuat dari bahan organik, yang akan cukup kaku sehingga bioprosthesis dapat berhasil ditanamkan, tetapi pada saat yang sama cukup berpori untuk berinteraksi secara alami dengan jaringan tubuh tikus.
Kebanyakan hidrogel sangat lemah, karena sebagian besar terdiri dari air dan seringkali terurai sendiri. Tetapi para peneliti secara eksperimental menghitung suhu gelatin, di mana itu tidak runtuh dan mampu membentuk beberapa lapisan.
Pencetakan tiga dimensi dilakukan dengan menerapkan serat. Dengan demikian, dimungkinkan untuk mengontrol jarak antara serat, serta sudut kemajuan antar lapisan, yang memungkinkan Anda untuk merancang prostesis berbagai ukuran dan bentuk. Di laboratorium, para peneliti menyebut struktur cetak tiga dimensi ini "scaffolds" dan membandingkannya dengan scaffolding yang mengelilingi bangunan selama renovasi.
Kisi-kisi bioprostesis ovarium dicetak dari pelat gelatin. Ukuran dan posisi lubang dalam struktur dikontrol dengan hati-hati sehingga puluhan folikel dapat ditahan dan pembuluh darah dapat dihubungkan ke implan. Telur matang kemudian dilepaskan dari implan, seperti yang terjadi dengan ovulasi normal.
Geometri ovarium ini secara langsung atau tidak langsung mengatur dukungan hormonal dari telur yang belum matang, yang mengelilinginya. Ini adalah studi pertama yang menunjukkan bahwa arsitektur prostetik mempengaruhi kelangsungan hidup folikel. Menurut para peneliti, ini tidak mungkin dicapai tanpa menggunakan pencetakan tiga dimensi.
Kandang yang dicetak tiga dimensi ditanamkan dengan mouse, dan pori-porinya dapat digunakan untuk mengoptimalkan proses folikel yang "terjepit" atau telur yang belum matang ke dalam kandang. Prostesis membantu sel telur yang tidak matang dan sel-sel yang menghasilkan hormon bertahan hidup. Struktur terbuka juga memungkinkan sel untuk matang, berovulasi, dan membentuk pembuluh darah di dalam implan, sehingga hormon beredar di dalam sistem peredaran darah tikus dan memicu laktasi setelah lahir.
"Setiap organ memiliki" kerangka. " Kami belajar bagaimana "kerangka" ovarium terlihat dan menggunakannya sebagai model untuk menanamkan bioprosthes ovarium, "kata Teresa Woodruff, profesor kebidanan dan ginekologi.
Jelas, pencetakan bioprostheses untuk tikus bukanlah tahap akhir dari penelitian ini. Bioprostetik ovarium harus membantu mengembalikan kesuburan dan produksi hormon pada wanita muda yang sistem reproduksinya telah rusak oleh pengobatan kanker. Seringkali pada wanita seperti itu, ovarium berhenti berfungsi dengan baik, dan pasien memerlukan terapi penggantian hormon secara teratur.
Kemoterapi dan radiasi dosis tinggi yang digunakan untuk mengobati kanker dapat menghancurkan sebagian atau seluruh sel telur wanita, menempatkan mereka pada risiko infertilitas dan menopause dini. Dan sementara dokter telah membuat beberapa kemajuan dalam memulihkan kesuburan dengan jaringan ovarium beku, bioprostesis berpotensi dapat membantu mereka yang transplantasi tidak cocok, yaitu anak perempuan dan perempuan yang sangat muda.
Rekan penulis penelitian ini, Monica Laronda (Monica Laronda) mencatat bahwa bioprostesis ovarium dapat membantu pasien kanker yang ovariumnya sangat rusak sehingga terapi hormon diperlukan untuk memulai pubertas.
Para ilmuwan sebelumnya telah menciptakan ovarium buatan untuk tikus, tetapi ini adalah karya pertama yang menggunakan teknologi cetak 3D. Namun, masih belum jelas apakah pendekatan ini akan sama efektifnya untuk manusia seperti halnya untuk tikus: folikel pada manusia jauh lebih besar dan tumbuh dengan cepat sampai terlihat dengan mata telanjang.
Eksperimen hewan lain yang dilakukan hampir sepuluh tahun yang lalu mengisyaratkan bahwa wanita yang memiliki ovarium yang ditransplantasikan pada usia lanjut tidak hanya mengalami pemulihan kesuburan, tetapi juga efek menguntungkan lainnya. Pada 2010, para ilmuwan dari Klinik Wanita Kato
menemukan bahwa setelah transplantasi ovarium, tikus betina hidup lebih lama, dan pada manusia, prosedur ini mendorong wanita dewasa, biasanya tidak aktif, untuk mencari jodoh mereka dan memiliki anak. Para peneliti mengakui bahwa masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk menilai dampaknya terhadap perempuan.
Kemajuan pencetakan tiga dimensi telah mengubah beberapa bidang kedokteran, memungkinkan dokter untuk membuat bagian yang dapat langsung ditanamkan ke pasien. Pada 2016, ahli bedah Korea Selatan mencetak tulang tumit titanium untuk seseorang yang memiliki tumor diangkat.
Sementara itu, para peneliti dari North Carolina
mengumumkan bahwa mereka telah membuat telinga, rahang, dan otot rangka menggunakan struktur cetak tiga dimensi yang diisi dengan sel hidup. Kelompok ilmuwan lain telah
mencetak jaringan pembuluh yang akan sangat penting untuk membuat organ sintetis besar di laboratorium.
doi:
10.1038 / ncomms15261