Nahradí 3D tisknutelná tkáňová lepidla stehy a svorky?

Proč potřebujeme tkáňová lepidla

Adheziva sice nejsou ve zdravotnictví žádnou novinkou, dosavadní snahy o vytvoření rychlého, účinného a biokompatibilního tkáňového lepidla ale zatím většinou vedly pouze k vytvoření bioadhezivních hydrogelů litých do forem. Ty ale nabízejí pouze omezené materiálové i tvarové možnosti, což limituje jejich použitelnost.

Autoři studie se proto zaměřili na vývoj speciálního inkoustu pro přímý 3D tisk, který umožňuje výrobu náplastí a struktur s upravitelnou vnitřní stavbou a geometrií i uspokojivou adhezivitou. Ve srovnání s tradičními stehy a svorkami nabízejí větší univerzálnost, snazší použití i nižší riziko poškození okolních tkání.

Materiál a mechanické vlastnosti 

Tisknutelný inkoust je založen na polymerní síti tvořené esterem kyseliny polyakrylové a N-hydroxysukcinimidu, do níž je vmezeřený hydrofilní polyuretan. Takto připravený viskoelastický inkoust je vhodný pro přímý 3D tisk, který po vytištění na tiskovou podložku nepotřebuje žádné další zpracování.

Po aplikaci v místě použití se materiál přizpůsobí okolnímu fyziologickému prostředí. Síťové struktury a póry zvyšují flexibilitu a usnadňují látkovou výměnu. Díky svým elastomerním mechanickým vlastnostem se také tvarově přizpůsobí různým geometriím rány i okolních tkání a u pohyblivých míst rovnoměrně rozloží tah i další působící síly.

Využití při perforacích střev či cév nebo silných vnitřních krváceních...

Výhodou 3D tisknutelného lepidla a náplasti je možnost změnit jeho vnitřní geometrické parametry, například hustotu nebo úhel vláken, čímž lze upravit vlastnosti vytištěného produktu. Jelikož mají jednotlivé tkáně široký a různorodý rozsah vlastností, může uzpůsobení vnitřní stavby lepidla nebo náplasti zajistit lépe padnoucí spojení mezi nimi a lepivým povrchem.

Podle autorů studie mohou být náplasti z 3D tištěného lepidla vhodné například při perforacích střev, cév nebo průdušnice. Dosavadní možnosti léčby jsou totiž v řadě těchto příkladů omezené – stehy mohou svým vysokým tahem chrupavčité tkáně průdušnic potrhat, tekoucí tmely zase mohou proniknout dovnitř rány a orgány tak ucpat. Na míru navržené flexibilní náplasti z 3D tiskárny se ale povrchu průdušnice nebo jiného orgánu přizpůsobí a během několika vteřin zajistí dokonalé utěsnění poškozeného místa.

Své využití mohou tištěné náplasti najít také při řešení silných krvácení uvnitř těla. Většina současných lepidel a náplastí totiž v přítomnosti krve vykazuje výrazně horší adhezivní vlastnosti. Při navrhování struktury použitého materiálu je ale možné zdrojovou látku obohatit o hydrofobní složky a póry, které odpudí a odvedou okolní krev, čímž umožní adhezivu přímý kontakt s tkání.

... a možná i pro přichycení bioelektroniky uvnitř těla?

Provedené testy ex vivo, in vitro a in vivo na potkanech prokázaly slibné schopnosti navržených materiálů v oblasti zacelování ran, přilnavosti, biokompatibility a odolnosti vůči krvi. Podle autorů studie se také slibně jeví jejich možné použití pro přichycení bioelektroniky nebo systémů pro dodávání léčiv uvnitř těla.

Pro kompletní posouzení účinnosti a biokompatibility 3D tištěných náplastí i všech možných modifikací bude zapotřebí provést další a rozsáhlejší výzkum. Současná studie ale ukazuje, že navržené postupy a pomůcky jsou vhodnou cestou, kterou se může 3D tisk ve zdravotnictví dále ubírat.

(jko)

Zdroj: Wu S. J., Wu J., Kaser S. J. et al. A 3D printable tissue adhesive. Nat Commun 2024 Feb 9; 15 (1): 1215, doi: 10.1038/s41467-024-45147-9.