Kézzel fogható térbeli tárgyak előállítására ma már egyre könnyebben elérhető technológiának számít a háromdimenziós nyomtatás. A különleges 3D nyomtatók nem tintával és papírral dolgoznak, hanem különböző alapanyagokból, pontról pontra, vonalról vonalra, rétegről rétegre építik fel tálcájukon a számítógépes tervezőprogram által megadott struktúrát. Így viszonylag gyorsan, néhány óra alatt megfogható, létező modellé válnak a digitálisan tervezett objektumok, legyen szó újfajta csokoládébonbonról, egy fogkefe ergonomikus nyeléről vagy egy csonthiányt pótló protézisről. A gyorsan kézbe vehető prototípus segíti a hibák kijavítását, a tervezésben részt vevők könnyebben tudnak javaslatokat megfogalmazni és a tapasztalatok alapján változtatni a terven.

Nemrég adták hírül a világ hírügynökségei, hogy egy 83 éves, krónikus csontfertőzésben szenvedő asszony immár egy éve él titánporból nyomtatott állkapocsimplantátummal, amelyet a belgiumi Hasselt Egyetem Bioorvosi Kutatóintézetében készítettek. A háromdimenziós nyomtatás azonban nem csak a tökéletesen illeszkedő, személyre szabott protézisek megalkotásában nyújt segítséget. Ma már ennél többről van szó: élő sejtekből is van elvi lehetőség strukturált szövetek létrehozására printeléssel. A szervezeten kívül, bioreaktorokban szaporított sejttenyészeteket „tintaként” használva, feladatukat ellátni képes „anatómiai szerkezetek” is létrehozhatók.

Világszerte több kutatócsoport igyekszik megtalálni a technológiákat, amelyekkel véglegesen károsodott szöveteket vagy akár egész szerveket lehet biotechnológiai úton előállított, élő sejtek keverékéből kinyomtatni, hiszen a beültethető donorszervek hiánya mindenütt égető probléma. Az új eljárás angol neve bioprinting, és döbbenetes távlatokat nyit a gyógyításban. Az észak- karolinai Wake Forest Egyetem Helyreállító Orvostudományi Intézetében (Institute for Regenerative Medicine) például, többek között, olyan hordozható készüléken dolgoznak – a honlapjuk leírása szerint –, amely a nagy felületű égési sebek kitöltését végzi majd, közvetlenül a seb területére printelve egy speciális anyagot.

„A fejlesztés alatt álló készülék először egy lézerszkennerrel feltérképezi a seb alakját és mélységét, hiszen minden sérülés más és más. Az adatokból háromdimenziós tervrajz készül, amely meghatározza, hogy hány réteg felhelyezésére van szükség ahhoz, hogy a sérült bőrszövet be tudjon gyógyulni” – nyilatkozta a projekt vezetője, James Yoo a BBC Newsnak 2011-ben. A sebfelület kitöltésére egy különleges, részben őssejteket, részben egy kollagénszerű anyagot tartalmazó – az egyetem honlapján „dresszing”-nek nevezett – folyadékot fejlesztenek, amely a sebre kerülve vázként befogadja a gyógyuló bőr sejtjeit, elősegítve a seb mielőbbi záródását. Az égési sebek az USA-ban az iraki és az afganisztáni háború miatt kerültek az érdeklődés középpontjába, hiszen a háborús sérülések között különösen gyakoriak a súlyos égések. Ezt a projektet tehát az amerikai hadsereg is finanszírozza.

A normál népesség körében a legnagyobb igény a beteg vese, illetve máj cseréjére lenne, ezek azonban egyelőre túlságosan komplex szervek ahhoz, hogy a szervezeten kívül létre lehessen hozni őket. Az egyik nagy probléma a szervek vaszkularizációja, tehát oxigént és tápanyagokat szállítani képes érhálózattal való ellátása. Érdarabok bioprinterrel való előállításával foglalkozik a Missouri Egyetem munkatársa, Forgács Gábor professzor is, aki fizikusként indult Magyarországról, és ma már „szövetmérnök”-ként, saját fejlesztésű bioprintereken dolgozik. A kísérleti érnyomtatáshoz az általa vezetett kutatócsoport egy sejtkeveréket alkalmaz, amelyben az emberi ér három legfontosabb sejttípusa található meg: az érfal belhámját alkotó endotheliális sejtek, izomsejtek, valamint az ér vázát alkotó kötőszöveti sejtek. A sejtek elrendezését „rábízzuk a természetre” – nyilatkozta a 2010-ben hazalátogató professzor Gimes Júliának a Kossuth rádió Szonda című műsorában, majd arról beszélt, hogy amint az emberi vérhez hasonló folyadékot áramoltatni kezdik a nyomtatott érdarabkában, a sejtek maguk rendeződnek a megfelelő helyre, hogy a genetikailag kódolt feladatukat elláthassák.

Ám nem csak nyomtatással képzelhető el a testen kívül egy új, működőképes szerv létrehozása. A Time Magazine 2011-ben a top 10 áttörő eredmény az orvostudományban közé választotta a már említett, Institute for Regenerative Medicine igazgatója, Anthony Atala vezette tudóscsoport eredményét, akiknek sikerült öt fiatal páciens húgycsövét szervezetükön kívül növesztett új szervekkel pótolnia. A The Lancet című orvosi folyóirat tavaly márciusi számában megjelent cikk szerint a kutatók a páciensek húgycsövének szövetéből mintát véve a szövetdarabot növekedési faktorokkal ellátott oldatban továbbtenyésztették, majd az így nyert sejttenyészetet egy biológiailag lebomló vázra vitték fel, hogy a szövetek a megfelelő szerkezetben növekedjenek. A félkész szerv ezután inkubátorba került, ahol a sejtek tovább szaporodtak, majd a páciensekbe történő beültetés után végleg kifejlődtek, és ma is jól működnek.

A testen kívül növesztett szövetek és szervek előállítása tehát 3D bionyomtatással vagy más eljárásokkal, de már nem a science fiction mesék világa. A BBC Newsnak nyilatkozó szakértők szerint az elkövetkező 20 évben hatalmas előrelépések várhatók a szövetmérnöki technológiák, a bioprinting és más eljárások terén, amelyekkel véglegesen károsodott szöveteink és szerveink cserélhetővé válnak majd. A biotechnológia fejlődésével az sem tűnik már lehetetlennek, hogy beteg szerveinkre gondolva könnyedén legyintünk majd, mint a bohóctréfában: „Sebaj, van mááásiik!”