Fot. Proces druku 3D opracowywanych materiałów. Arch. Małgorzaty Włodarczyk-Biegun.
Biotusze to zbudowane z mikrożeli „wkłady” do drukowania elementów przypominających strukturę ludzkich tkanek. Polska naukowczyni pracuje nad opracowaniem innowacyjnych materiałów, które zmieniają swoje właściwości w trakcie druku. Pozwoli to tworzyć bardziej realistyczne modele raka piersi.
„Nowatorskie materiały o dynamicznie zmieniających się właściwościach pozwolą w jednym procesie drukowania otrzymywać złożone struktury, które przypominają skomplikowane środowisko wzrostu komórek rakowych. Moim celem jest osiągnięcie precyzyjnego druku struktur o ściśle określonej, hierarchicznej architekturze” – podkreśliła w rozmowie z Nauką w Polsce dr hab. inż. Małgorzata Włodarczyk-Biegun, prof. Politechniki Śląskiej oraz adiunktka (Assistant Profesor) na Uniwersytecie w Groningen (Holandia).
W swojej pracy badawczej naukowczyni zajmuje się wykorzystaniem technik 3D (bio)drukowania do wytwarzania tzw. skafoldów. Są to trójwymiarowe struktury, które stanowią rusztowania dla wzrostu komórek.
Najnowsze badania naukowczyni zostaną zrealizowane w ramach prestiżowego grantu przyznawanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERC). W ramach projektu „JAM2PRINT” zespół Małgorzaty Włodarczyk-Biegun zajmie się opracowaniem nowoczesnych biotuszy, czyli drukowalnych materiałów zawierających żywe komórki – o dynamicznych właściwościach.
„Żele te (mikrożelowe kulki o wielkości kilkudziesięciu do kilkuset mikrometrów), podczas samego procesu drukowania, będą na żądanie zmieniały swoje właściwości oraz wchodziły w interakcje z innymi, otaczającymi je mikrożelami. W ten sposób będziemy tworzyć zróżnicowane środowisko, przypominające złożone struktury naszych tkanek – o różnym składzie chemicznym, gęstości, porowatości, sztywności itp., w skali od nano do makro” – tłumaczyła badaczka.
Oprócz materiałów badacze opracują również specjalne głowice do ich kontrolowanego druku.
Jak dodała naukowczyni, komórki rakowe funkcjonują w bardzo złożonym i dynamicznym mikrośrodowisku, które obecnie trudno jest precyzyjnie odtworzyć. „Nasza metoda ma pozwolić na wyjątkowo precyzyjne odwzorowanie takiego mikrośrodowiska. To z kolei umożliwi lepsze zrozumienie i analizę zachowania, wzrostu, migracji, inwazji komórek, a zatem rozwoju choroby” – wskazała.
„Chciałabym także porównać zachowanie komórek rakowych w moich skafoldach o różnych właściwościach z natywnymi tkankami osób zdrowych oraz biopsjami od pacjentów. To pozwoli nam sprawdzić, na ile nasze podejście jest efektywne i pozwala odwzorować rzeczywistość” – kontynuowała Małgorzata Włodarczyk-Biegun.
Badaczka przyznaje, że odkąd zajęła się technologią biodruku, czyli od kilkunastu lat, jest zafascynowana nią i jej możliwościami. A inspiracje do poszukiwania nowatorskich rozwiązań często czerpie z natury. „Właśnie z natury naukowcy od wieków czerpią inspiracje wiodące do postępu. Ja przyjrzałam się pająkom i innym organizmom, które przetwarzają materiały, a nawet robią coś na kształt druku, aby otrzymać produkt o wyjątkowych właściwościach. Właśnie wtedy wpadłam na pomysł, aby elementy mechanizmu ich pracy, ich działania, zintegrować z biodrukiem. Stąd pomysł na nowy materiał, zmieniający właściwości podczas druku oraz na sposób jego przetwarzania dający kontrolą na wielu poziomach. Z kolei aplikacja pomysłu w tematyce raka piersi wiąże się z szeroką skalą problemu i koniecznością znalezienia nowych lepszych rozwiązań do walki z chorobą” – wskazała badaczka.
Projekt będzie realizowany przez 5 lat w konsorcjum Uniwersytetu w Groningen (Holandia) i Politechniki Śląskiej. „Na Politechnice Śląskiej będziemy zajmować się problemem od strony chemicznej, a w Groningen – od strony przetwarzania materiału oraz biologii. Współpraca i wymiana akademicka między uczelniami wzmocni projekt i zapewni możliwość prowadzenia badań z energią, pasją i dostępem do infrastruktury i wiedzy na najwyższym poziomie. Już się nie mogę doczekać” – podsumowała naukowczyni.
Nauka w Polsce, Agnieszka Kliks-Pudlik
akp/ zan/
