Biotechnologia.pl: Skąd pomysł na prowadzenie badań nad drukowaniem skóry?

Dr Sophie Wuerger: Idea prowadzenia takiego projektu wywodzi się od mojego współpracownika dr Kaidy Xiao, który już wcześniej pracował w podobnym projekcie z profesorem Julianem Yates'em w Sheffield. Obydwaj biorą udział w obecnie prowadzonych badaniach.

Czy może pani pokrótce opisać projekt, który prowadzi w tym momencie?

Kieruję całym projektem, który będzie trwał przez najbliższe 3 lata, natomiast dr Kaida Xiao, dowodzi badaniami prowadzonymi na co dzień. Kaida pracował nad wytwarzaniem protez twarzy przez ostatnie kilka lat we współpracy z prof. Julianem Yates'em w Manchesterze.

Skąd pochodzą fundusze projektu i czy zgromadzenie funduszy było ciężkie?

Projekt jest fundowany przez EPSRC. Jest bardzo duża konkurencja w pozyskiwaniu środków.

Z jakiego materiału będzie wykonana skóra?

 Proces wytwarzania protez ludzkich tkanek miękkich będzie kierowany przez prof. Yates'a w Manchesterze. Po pierwsze, zostanie wygenerowany zestaw profili kolorów drukarki dla drukarki kolorowej Zcorp Z510 3D. Zamiast drukować na papierze, wszystkie próbki będą drukowane na sproszkowanej skrobi oraz infiltrowane na przezroczystym silikonie już po wydrukowaniu.

Dlaczego używanie kamer 3D jest tak istotne w tym projekcie?

Jest to istotne, aby uzyskać odpowiedni obraz struktury 3D twarzy, ponieważ właśnie ta struktura będzie wpływała na wygląd wydrukowanej skóry.

Wiem, że chcecie zbudować bazę typów skóry. Czy może mi pani powiedzieć o tym trochę więcej?

Celem niniejszej pracy jest stworzenie kompletnego spektralnego systemu obrazowania 3D, który będzie pozwalał nam addytywnie wytwarzać protezy tkanek miękkich lub dostarczać przewidywalne techniki tatuowania, które będą dokładnie odpowiadać kolorowi skóry danej osoby (1. zastosowanie), będzie on pozwalał także na szybkie produkowanie/drukowanie 3D zamienników tkanek miękkich przedstawicieli poszczególne grup etnicznych, wiekowych, płciowych z wysokim stopniem dokładności (2. zastosowanie). Baza danych gromadząca typy skóry będzie istotna w zastosowaniu 2. Tutaj proces wytwarzania skóry nie będzie dostrojony do konkretnej osoby, lecz wejście do systemu obrazowania 3D będzie składać się z podstawowych informacji na na temat wieku, płci i pochodzenia etnicznego. Reprezentatywne próbki skóry (kolor, tekstura, przezroczystość, geometria) dla tej grupy zostaną załadowane z biblioteki przedobliczeniowej, co zastąpi korzystanie z pomiarów dla poszczególnych jednostek. Drugie zastosowanie może być przydatne w sytuacji, gdy system kamer 3D nie jest dostępny, a jest potrzeba wyprodukowania skóry w sposób szybki dla konkretnej płci, wieku oraz grupy etnicznej. Potencjalne zastosowanie obejmuje kraje rozwijające się oraz regiony bez łatwo dostępnej innowacyjnej opieki zdrowotnej.

Współpracujecie z naukowcami z Manchesteru. Jak wygląda podział prac?

W pierwszych dwóch latach, będziemy pracować głównie na pozyskiwania obrazów, przetwarzania obrazu tekstury skóry 3D, modelowanie wygląd skóry i zrozumienia, jak wygląd skóry, naturalnej jak i syntetycznej, może zmienić w różnych warunkach oświetleniowych. W Liverpoolu będziemy kładli nacisk na to, aby naprawdę zrozumieć jak właściwości skóry (barwa, tekstura, przezroczystość) wpływają na wygląd skóry i jak te właściwości współdziałają z panującymi warunkami widoczności otoczenia. Dobry model wyglądu skóry będzie warunkiem wstępnym do produkcji przekonywującej skóry. Ostatnia część projektu poświęcona będzie rzeczywistej produkcji protez tkanek miękkich twarzy (skóry 3D) we współpracy z Julianem Yates'em, profesorem chirurgii twarzowo-szczękowej z Uniwersytetu w Manchesterze.

Jakie zalety mogą wypływać z drukowania 3D w przyszłości i jak może być ono wykorzystane?

Nie mogę wypowiedzieć się na temat ogólnych zalet druku 3D, ponieważ nie jestem ekspertem. Dla naszego zastosowania – drukowania skóry 3D – zalety są potencjalnie ogromne w dziedzinie protez skóry. Metody opracowane w trakcie tego projektu dadzą również możliwość wykrywania raka skóry.

Jakie według pani są perspektywy aplikacji tej metody?

Jest wiele możliwości zastosowania naszego sposobu wytwarzania skóry 3D, a w tym:

Świadczenie opieki zdrowotnej dla ogółu ludności: w medycynie wygląd skóry jest istotnym czynnikiem w chirurgicznej/ protetycznej odbudowie, medycznym makijażu/tatuowaniu, diagnozie chorób (na przykład raka) oraz światłolecznictwie.

Zindywidualizowana opieka zdrowotna: dzięki wiedzy zdobytej podczas trwania tego projektu, proces wytwarzania skóry (w sposób tradycyjny lub nowy) może być dostosowany indywidualnie do każdego pacjenta, aby umożliwić zmiany kolorów, które występują podczas produkcji protez twarzy. Ilościowe modele kolorów pozwolą lekarzom zrozumieć i poprawić prognozy zmian kolorów, które występują w tkankach donorowych po zabiegach rekonstrukcyjnych. Może to także umożliwić wybór tkanki na podstawie przewidywalnych rezultatów kolorów/estetycznych, a nie wyłącznie preferencji operatora lub łatwości jej pozyskania. Mogą być one dobrane do specyficznych wymagań pacjenta.

Przemysł kosmetyczny: Estetyczne znaczenie wyglądu skóry doprowadziło do ogromnych inwestycji w badania naukowe jej dotyczących, głównie na rozwój makijażu i chirurgii kosmetycznej. Dokładne modele wyglądu skóry, szczególnie w przypadkach zmian oświetlenia otoczenia, są niezbędne do wykonywania makijażu skóry i będą zatem wspierać gospodarkę Wielkiej Brytanii.

Przemysł rozrywkowy: pojawienie się nowych technologii oświetlenia, diod typu LED oraz systemów przechwytywania/projekcji obrazu generuje nowe wyzwania w randerowaniu skóry na wyświetlaczach, a prowadzony przez nas projekt pomoże programistom w przemyśle rozrywkowym udoskonalić randeryzację ludzkich twarzy.