Vi erbjuder
Nybyggt öra. Foto: Jan-Olof Yxell

Utskrifter som revolutionerar världen

Skrivarhuvudet rör sig systematiskt fram och tillbaka. Lager för lager växer ett litet öra fram ur nanocellulosa. Välkommen till framtidens verkstad där blåstället har bytts ut mot labbrocken.

Publicerad: Uppdaterad:

– Det här är en bioprinter, en 3D-skrivare som kan blanda stödmaterial med levande celler för att bygga upp nya öron, menisker eller andra organ, berättar Paul Gatenholm, professor i biopolymerteknologi vid Chalmers i Göteborg.

Stödmaterialet består av nanocellulosa och fungerar som en byggnadsställning för cellerna som tillsätts. Forskargruppen använder sig av stamceller som kan programmeras till olika typer av specialiserade celler.

Framtidens biomaterial

Det finns olika så kallade biomaterial för 3D-utskrifter. Paul Gatenholms forskargrupp fokuserar på nanocellulosa som antingen kan tillverkas av bakterier eller utvinnas ur träd. Paul Gatenholm deltar aktivt som forskare i Wallenberg Wood Science Center och tror särskild på det senare alternativet.

– Istället för att tillverka stora volymer av papper ska Sverige kanske koncentrera sig på att producera nanocellulosa för tillverkning av skräddarsydda objekt. Att material från träd kan användas för tillverkningen av 3D-objekt innebär en enorm potential för framtiden, säger Paul Gatenholm och pekar mot skogen och träden som syns genom laboratoriets fönster.

– Jag har en vision om ett hållbart samhälle där vi kan skräddarsy objekt för olika behov och optimera användningen av material.

Från ved till träd

Ett sådant objekt är ett grönt litet träd med ett fungerande kanalsystem från rötter till kronan. Trädet är en 3D-utskrift i nanocellulosa, där en grön färg tillsatts
under tillverkningen. När forskarna lägger trädet i en saltlösning blir det istället gult.

– Det här skulle kunna användas som en indikator för att se om ett livsmedel håller på att bli dåligt. Vi tror att den nya tekniken kommer att skapa helt nya funktioner hos avancerade förpackningar och hygienprodukter, påpekar Paul Gatenholm.

Biologisk verkstad

De många olika objekten i plast, nanocellulosa och andra material vittnar om entusiasmen och kreativiteten som flödar fritt i laboratoriet. Istället för blåställ är det labbrock och skyddshandskar som gäller, men principen är densamma som i en verkstad: tillverkning pågår.

Egentligen är det bara fantasin som sätter gränser. Hector Martinez, doktorand i forskargruppen berättar att det är både tillåtet och nödvändigt att prova sig fram med hjälp av olika material och tekniker. Han har själv varit med i processen att optimera utskriften av örat. För att kunna göra det byggde forskargruppen en egen bioprinter som bestod av en vanlig 3D-skrivare och olika komponenter för att kunna lägga till celler.

– Det krävs många olika kompetenser, som till exempel cellbiologer, ingenjörer, materialutvecklare och informatiker för att få till hela processen, säger han.

– Vi har verkligen provat oss fram genom åren och det känns fantastiskt att vi har kommit så långt. Jag tror att denna teknik kommer att revolutionera världen. Vi skriver historia helt enkelt, avslutar Paul Gatenholm.

Utskrift av öron, menisker och organ – så funkar det

  • Patientens öra (eller menisk) skannas eller röntgas.

  • Bildbehandlingsdata matas in i ett datorprogram.

  • Tillverkning av en prototyp i plast.

  • 3D-bioprinting av byggnadsställning med levande celler.

  • Cellerna växer till sig i en inkubator.

  • Örat (eller menisken) kan implanteras i patienten.

Prekliniska studier pågår för att testa implantaten. Än så länge har inga 3D-utskrivna implantat använts i människor.

 

3D-bioprinting: möjligheter och utmaningar

Möjligheter

  • Framställning av skräddarsydda implantat: mindre risk för avstötning eftersom man använder patientens egna celler.

  • Framställning av mini-organ (så kallade organoider) för testning av läkemedel: en tredimensionell modell av ett organ beter sig mer naturligt än celler som växer på en platt yta och skulle vara av nytta inom läkemedelsprövningar. Potentiellt ett sätt att minska antalet djurförsök.

  • Levande celler kan placeras med mycket hög precision på rätt plats.

Utmaningar

  • Tillägg av blodkärl för att garantera genomblödning av det nya organet. Därför tror många forskare att implantat som menisker eller leder kommer att vara den första praktiska tillämpningen av 3D-bioprinting.

Text: Natalie von der Lehr

Kommentarer

Kommentera