Náhrady zubů i čelistí, rukou, nohou, nebo dokonce srdce. Už v jarním vydání našeho časopisu jsme přinesli zprávy o uplatňování 3D tiskáren ve zdravotnictví. Tento trend nabírá rychle na obrátkách a z experimentálních laboratoří míří do každodenní lékařské praxe. Muži vytiskli část hlavy Jak k tomu neštěstí došlo, agentury neuvádějí. Nevíme, zda šlo o nešťastnou náhodu, sebevraždu nebo snad dokonce zločin. Jisté pouze je, že muž jménem Hu vypadl v čínském městě Xi'an z okna ve 3. poschodí. Pád sice přežil, ale poškodil si značnou část lebky. Čínský pacient před operací a po nasazení části hlavy vytištěné na tiskárně 3D Pomohli mu lékaři v místní nemocnici díky technologii 3D tisku. Naskenovali mu hlavu, tím získali představu o tvaru lebky, záznam zpracovali do softwarového programu a chybějící část vytiskli. Je to bezesporu medicínská senzace. Do 3D tiskárny použili jako materiál titan a vytiskli jemnou síť, kterou přiložili na zbývající část hlavy. Nyní čekají, jak hlava vytištěný implantát přijme. Těmito postupy se ovšem zabývají vývojáři a lékaři také v USA i v Evropě. Na nedávné výstavě 3D print show v Londýně jsem měl možnost hovořit s Peterem Freigassnerem z rakouské firmy Hage, jež vyrábí 3D tiskárny. Řekl mi, že mají zákazníky především z automobilového průmyslu, ale prozradil také, že momentálně ve spolupráci s lékaři pracují na projektu jak využít technologie 3D tisku při operacích poškození lebky: „Máme představu, že by se přímo na operačním sále naskenovala pomocí počítačové tomografie poškozená část pacientova těla. Ve vedlejší místnosti by stála 3D tiskárna a byl připraven technik, který záznam softwarově zpracuje a implantát vytiskne za 2 až 3 hodiny. Nyní trvá celý proces dva až tři měsíce a je pro pacienta velmi stresující.“ V oblibě je bio I když zprávy o tisku trojrozměrné živé hmoty laikům připadají jako výmysly ze světa sci-fi, odpovídají skutečnosti. Princip je stejný jako u jiného 3D tisku. Hlava tiskárny ze sebe souká buněčnou hmotu prokládanou hydrogelem a skládá na sebe jednotlivé vrstvy. Vzniká tak dočasná nosná konstrukce. Jakmile se buňky spojí, hydrogel se odstraní a zůstane organická buněčná struktura. Tak, jako se při obvyklém tisku na sebe nanášejí kapičky barvy, tak se i tisknou z tisíců kmenových buněk nové biologické tkáně. Jsou tvarovány podle předem vypracovaného grafického softwaru a výsledek proto může mít nejrůznější podobu. Bioprint se rychle šíří a jednotlivé laboratoře a firmy se doslova předhánějí v nejzajímavějších aplikacích. Například firma Organova vytiskla vzorky cév a také jaterní tkáně, belgický LayerWise zase vyrobil kompletní spodní čelist, kterou lékaři implantovali 83leté pacientce. Společnost Oxford Medical Devices uvedla, že vyrobila implantát, kterým lékaři operativně nahradili 75 % plochy lidské lebky. Americký tým Wake Forest Institute for Regenerative Medicine zase pracuje na postupu „in situ“ (na místě), kdy se kožní buňky natisknou pacientovi přímo na poranění. Tělo bude fungovat jako samostatný inkubátor a natištěné buňky bude sám kultivovat do výsledné celistvé tkáně. Podobně se zaměřuje také start-up SkinPrint studentů z Leiden University, který vyvíjí tiskárnu na výrobu lidské kůže, jež by se mohla transplantovat lidem s popáleninami. Start-up TeVido BioDevices se sídlem v Texasu vyvíjí tkáň pro kultivaci organických prsních implantátů pro ženy po rakovině prsu. Tisk funkční lidské tkáně Kanadský start-up Aspect Biosystems založila skupina vědců z Univerzity Britské Columbie. Tým vyvinul metodu, která pomůže vyrobit lidskou tkáň s plnohodnotnými biologickými funkcemi. V současně době je už přihlášena k patentování. Podstatné podrobnosti nejsou zveřejněny, ale autoři potvrzují použití už ověřeného postupu. K živým buňkám přidávají tekutý hydrogel, který tiskárna nanáší vrstvu za vrstvou do stanovené formy. Tuto biologickou strukturu pak kvůli potřebné kultivaci buněk vkládají do líhně pro mikroorganismy, kde z ní vznikne živá tkáň. Tyto tkáně z biotiskárny budou v blízké budoucnosti využívány k testování nových léků a asi nahradí pokusy na zvířatech. Navíc bude možné vytvořit biomasu podle specifických znaků určitého pacienta a lékaři si také budou moci ověřovat zdravotní nezávadnost, vedlejší účinky nebo účinpřinost medikamentu, který chtějí podat konkrétnímu pacientovi. Start-up Aspect Biosystems má však se svou metodou ještě další plány. Předpokládá se, že se díky jí budou tisknout pro transplantace nejen tkáně, ale celé lidské orgány. Každý svou pilulku Vědecký tým na University of Central Lancashire (UCLan) vyvinul metodu výroby medikamentů specificky pro určitého pacienta. Do jedné tablety se zakomponují všechny potřebné substance a nemocný pak polkne jen jednu jedinou pilulku, jež však obsahuje vše potřebné. Pod vedením dr. Mohameda Albena Alhana zkonstruovali technici speciální 3D tiskárnu, která používá místo obvyklých 3D materiálů, jako jsou PLA nebo ABS, nový tzv. lékový polymer. Poprvé byl použit na replikátoru při výrobě theophyllinových tablet určených pro léčbu respiračních onemocnění, jako je například astma. Jedna farmaceutická společnost prý bude takto vyrábět léky už v roce 2019. Podle oznámení autorů bude prý ostatně v budoucnu možné, aby si lidé sami doma tiskli pilulky podle programu, který dostanou na lékařský předpis. Protetika v módních trendech Slečna Deborah Bevilacqua přišla před deseti lety při nehodě na motorce o nohu a obdržela protézu. „Byla plně funkční,“ řekla novinářům, „ale nebyla hezká! Byla to taková hrozná černá věc!“ Nyní se situace zcela změnila. Zasloužil se o to v San Francisku akreditovaný start-up Bespoke Innovations, který se specializuje na vývoj a testování protetických náhrad, které by odpovídaly nejen zdravotním, ale také estetickým hlediskům. Deborah se zapojila do jejich programu a podílí se na vývoji nových produktů, které splňují všechny vysoké technické požadavky. A navíc mají atraktivní design. Cesta k současným TOP modelům nebyla ani jednoduchá, ani snadná, ale vyplatila se. Deborah Bevilacqua přišla před deseti lety při nehodě na motorce o nohuS takovou protézou se může hrát i fotbal Obchodním manažerem společnosti je Chad Crittenden, kterému museli amputovat nohu při léčbě rakoviny v roce 2002. Kolegové mu vytvořili dokonalou náhradu, s níž může hrát i fotbal. Základem metody je stejně jako u jiných příprav 3D tisku adekvátní prostorové naskenování postižené končetiny. Na základě digitálního zobrazení se vytváří softwarový program a nakonec tisk. Trojrozměrný zatykač Dnes už je toho známo dost o dědičnosti struktury vlasů, barvy očí nebo pohlaví a hranice genetiky se stále posouvají. Takže není divu, že antropolog Mark Shriver z Pennsylvanské státní univerzity vyvinul metodu, jež umožňuje na 3D tiskárnách vytisknout lidskou tvář podle stop DNA. Připomeňme si, že deoxyribonukleová kyselina, běžně označovaná DNA (z anglického deoxyribonucleic acid, česky zřídka i DNK), je nukleová kyselina, nositelka genetické informace všech organismů. Je tedy pro život nezbytnou látkou, která ve své struktuře kóduje a buňkám zadává jejich program a tím předurčuje vývoj a vlastnosti celého organismu. Tkáně z biotiskárny budou využívány k testování nových lékůVýzkumný tým zhotovil nejprve snímky tváří 600 dobrovolníků, kteří si v rámci programu nechali trojrozměrně naskenovat tváře. Potom na nich vědci určili celkem 7000 digitálních klíčových bodů, vzájemně je pomocí matematických metod na počítačích porovnávali a statisticky vyhodnocovali. K tomu přidali další aspekty, jako vliv pohlaví a původu. Navíc do výsledného softwarového programu museli zapracovat působení 20 genů, jež ovlivňují podobu lidského obličeje. Dosavadní výsledky jsou velmi slibné. Zájem na vývoji této metody mají především kriminalisté, kteří by i ze stop DNA mohli získat nejen reálný obraz tváře, ale i 3D model hledaného člověka. Karel Sedláček