V laboratoriju Univerze Drexel v Filadelfiji namizni 3D-tiskalnik proizvaja miniaturne vzorce kosti. V Torontu neki drug raziskovalec z enako napravo tiska žive celice tumorja in na njih preizkuša zdravila. Tiskalnik je videti povsem običajen, le da namesto plastike brizga žive celice. BioBots, zagonsko podjetje, ki proizvaja te tiskalnike, želi spremeniti način, na katerega se znanstveniki ukvarjajo z biologijo. Podjetje sta ustanovila Danny Cabrera in Ricardo Solorzano, diplomanta računalniških znanosti in biologije na Univerzi Pensilvanija.
»Doslej smo se o celicah in celični biologiji bolj ali manj vse naučili na dvodimenzionalni ravnini, v petrijevkah, to pa je zelo nenaravno okolje za celice, navajene na interakcijo v telesu, ki je tridimezionalna struktura,« pravi Cabrera. »Tiskana 3D-različica se veliko bolj približa pravemu svetu. Zelo dobro na primer posnema mikrookolje tumorja. Ko vanj spustite zdravila, dobite veliko boljšo napoved, kakšni bodo učinki teh zdravil.«
Poceni orodje za znanstvenike
Cabrera in Solorzano sta za svoj tiskalnik uporabila običajne sestavne dele, namenjene za tiskanje plastičnih in kovinskih izdelkov. Njun biotiskalnik stane 10.000 dolarjev, za večino konkurenčnih pa je treba odšteti tudi več sto tisoč dolarjev. BioBots si zato lahko privošči bolj ali manj vsak laboratorij. Večina biotiskalnikov je tako velikih, da potrebujejo posebno sobo in imajo veliko vrtljivih delov, BioBots pa je velik približno toliko kot mikrovalovna pečica. »Predstavljajte si, da bi lahko znanstveniki oblikovali žive stvari s svojimi prenosniki in jih tiskali z namiznimi tiskalniki,« pravi Cabrera. »To naju je spodbudilo k delu.« Veliko uporabnikov BioBotsa išče prav to. Njune stranke so znanstveniki z univerz Stanford, Harvard in prestižnega švedskega instituta Karolinska. Z BioBotsom so natisnili že celice srca, pljuč, možganov, kože in tudi hrustanca ter kosti.
Biološko tiskanje se začne s programsko ustvarjenim tridimenzionalnim oblikovanjem – na primer srčne zaklopke. Tiskalnik uporablja tri različne praške kot »črnilo« (filament), ki jih zmešajo s tistimi celicami, ki jih želijo reproducirati. Potem dodajo vezivno raztopino, tiskalnik potisne z brizgo mešanico v načrtovano obliko, modra svetloba pa obsije formo, da se strdi.
Po prototipu, ki sta ga Cabrera in Solorzano ustvarila v stanovanju v študentskem naselju, sta leta 2015 pridobila 1,5 milijona dolarjev zagonskih sredstev in prej kot v enem letu izdelala serijo tiskalnikov, ki jih je v začetku lanskega leta kupilo sto kupcev iz dvanajstih držav.
Stiskana prihodnost
Daljnoročni cilj BioBotsa (pa tudi celotne industrije biotiskalnikov) je proizvodnja povsem funkcionalnih organov za humano transplantacijo, večina sedanjih aplikacij pa je še vedno v raziskovalni fazi. Znanstveniki lahko za zdaj izdelajo celice in na njih preizkušajo, kako se odzivajo na različne kemične snovi in zdravila. Vzorce celice posameznika lahko uporabijo za izdelavo replike njihovega tkiva in natančneje napovedo, kako se bo njegovo telo odzvalo pri določenem načinu zdravljenja.
Področje biotiskanja lahko s tiskalnikom BioBots, dostopnim za širok krog strokovnjakov, tudi veliko hitreje napreduje. Že v bližnji prihodnosti bi lahko te naprave uporabljali kot pomoč za bolj individualizirano zdravljenje pacientov. V laboratoriju bi lahko na primer oddali vzorec svojih celic, raziskovalec pa bi stiskal miniaturno verzijo vaših organov in preizkusil, kako se bo vaše telo odzvalo na neko zdravilo.
Strokovnjaki napovedujejo, da bi lahko prišli do tiskanja organov že konec prihodnjega desetletja. Cabrera gleda še dlje, predstavlja si, da bo z biotiskalniki mogoče ustvarjati celotna živa bitja – na primer gensko oblikovane rastline, ki bodo vsrkavale odvečni ogljikov dioksid iz zraka. »Pri vsem skupaj ni tako privlačno samo 3D-tiskanje, ampak zamisel, da bi bili sposobni uporabiti biologijo za oblikovanje in projektiranje živih stvari, ki bi lahko izvajale različne stvari, od zdravljenja bolezni, ukinjanja čakalne vrste za nadomestne organe, celo vplivanja na podnebne spremembe, ali pa bi nam pomagale živeti na drugih planetih. Vse to je pri tem inovativnem projektu veliko bolj razburljivo. 3D-biotiskanje je le izhodiščna točka,« pravi Cabrera in dodaja, da je BioBots del gibanja za splošno demokratizacijo biotehnologije.