Chirurgia rekonstrukcyjna odmienia życie

Chirurgia rekonstrukcyjna jest specjalizacją skupiającą się na odbudowie i przywracaniu normalnego wyglądu oraz funkcjonowania ciała ludzkiego po urazach, chorobach, operacjach czy wadach wrodzonych. Jest to dziedzina łącząca zaawansowaną wiedzę medyczną, precyzję władania skalpelem oraz artystyczny odbiór anatomii. Chirurdzy rekonstrukcyjni stosują różne techniki, w tym przeszczepy skóry, tkanki miękkiej, kości oraz nowoczesne metody, takie jak inżynieria tkankowa czy druk 3D, aby odtwarzać uszkodzone części ciała. Przykładami są: rekonstrukcja piersi po mastektomii, naprawa wad wrodzonych, takich jak rozszczep wargi i podniebienia, odbudowa kończyn po urazach czy rekonstrukcja twarzy. Celem chirurgii rekonstrukcyjnej jest nie tylko przywrócenie funkcji i wyglądu narządów, ale również pomoc pacjentom w odzyskaniu pewności siebie i akceptacji ciała po traumatycznych doświadczeniach.

Wartość chirurgii rekonstrukcyjnej ciągle rośnie wraz z rozwojem technologii i metod leczenia Dzięki połączeniu nauki, technologii i sztuki chirurgia rekonstrukcyjna zmienia życie pacjentów na lepsze. Niestety, choć tradycyjne metody chirurgii rekonstrukcyjnej stale się rozwijają, często kończą się niezadowalającymi wynikami, takimi jak blizny czy trwała utrata włosów, zwłaszcza w przypadku urazów głowy i twarzy. Te defekty wpływają na wygląd zewnętrzny i mogą mieć głęboki wpływ na samopoczucie i poczucie własnej wartości pacjentów. W końcu głowa i twarz odgrywają ważną rolę w ochronie krytycznych struktur znajdujących się pod skórą i są przede wszystkim nieodłączną częścią naszej tożsamości.

Biodrukowanie to szansa na rozwój

Ludzka skóra składa się z trzech zasadniczych warstw: naskórka, skóry właściwej oraz tkanki podskórnej. To był punkt wyjścia dla zespołu z Pennsylvania State University, pracującego pod kierownictwem prof. Ozbolata. Naukowcy posunęli się do eksperymentowania z drukowaniem żywej skóry. Biodruk to jednoczesne umieszczenie biomateriału oraz komórek warstwa po warstwie w celu uzyskania trójwymiarowej struktury, którą następnie można rozwinąć w kierunku funkcjonalnych organów. Np. grupa naukowców z American Friends of Tel Aviv University wydrukowała w 3D w pełni unaczynione serce przy użyciu komórek tkanki tłuszczowej. Zdaniem prof. Tala Dvira z Uniwersytetu w Tel Awiwie w ciągu dekady w najlepszych szpitalach na świecie pojawią się drukarki narządów, a druk 3D stanie się rutynową czynnością.

Biodrukowanie ma potencjalne zastosowania w wielu obszarach medycyny. Może być wykorzystywane do tworzenia modeli chorób do badań naukowych, co pozwala na lepsze zrozumienie mechanizmów chorobowych i testowanie nowych leków. Inne zastosowanie to tworzenie implantów i przeszczepów na miarę, dostosowanych do indywidualnych potrzeb pacjentów, znacznie poprawiających efekty leczenia i skracających czas rekonwalescencji. Ponadto, w długoterminowej perspektywie, biodrukowanie tkanek może zrewolucjonizować transplantologię, ze względu na umożliwienie produkcji pełnych organów na potrzeby przeszczepu bez konieczności oczekiwania na zgodnego dawcę.

Biodruk 3D w chirurgii rekonstrukcyjnej

Proces zrealizowany przez naukowców z pensylwańskiego uniwersytetu rozpoczął się od pozyskania tkanki tłuszczowej od pacjentów, z której wydobyto macierz zewnątrzkomórkową, czyli zasadniczy komponent struktury i stabilności tkanki. Do tego dodano komórki macierzyste oraz roztwór fibrynogenu umożliwiający składnikom związanie się z uszkodzonym obszarem. Wszystkie elementy zostały umieszczone w oddzielnych przegródkach biodrukarki w celu umożliwienia precyzyjnego umiejscowienia na ranach. Biodrukowanie rozpoczyna się od stworzenia cyfrowego projektu tkanek, zazwyczaj na podstawie danych z obrazowania medycznego pacjenta, takich jak MRI. Następnie, używając biodrukarek 3D, materiały biologiczne, zwane biotuszami, zostają precyzyjnie zaaplikowane i tworzą trójwymiarową strukturę naśladującą naturalną tkankę. Biotusz może zawierać różne komórki, w zależności od celu i rodzaju tkanki, jaką chcemy odtworzyć, włączając w to komórki macierzyste, zdolne do różnicowania w typy komórek potrzebnych do stworzenia funkcjonalnej tkanki. Jednym z wyzwań pozostaje zapewnienie przetrwania i prawidłowego funkcjonowania wydrukowanych komórek w tkance. Dlatego duży nacisk naukowcy kładą na zaaranżowanie środowisk hodowlanych (scaffoldów), które wesprą strukturę tkanki i będą stymulować komórki do wzrostu, różnicowania się i tworzenia naturalnych sieci naczyń krwionośnych, niezbędnych do odżywienia tkanki i usunięcia odpadów metabolicznych.

W badaniach przeprowadzonych na szczurach naskórek wytworzył się samodzielnie, co gwarantowało niemal całkowite wygojenie ran w dwa tygodnie. Co więcej, zaobserwowano początki rozwoju mieszków włosowych. To sugeruje, że przeszczepiona skóra nie tylko zagoi się bez blizn, ale również będzie w stanie pobudzić wzrost włosów. To duży krok w kierunku naturalnie wyglądającej rekonstrukcji. Ten postęp w technologii biodruku 3D otwiera nowe horyzonty dla chirurgii plastycznej, dermatologii i przeszczepów włosów i daje nadzieję na znacznie bardziej estetyczne wyniki operacji rekonstrukcyjnych. Aktualnie zespół  zastanawia się, jak dostosować pigmentację do odcieni skóry.