Արհեստական օրգանները «տպում է» պրինտերը

ԴԵռ 2011թ-ի սկզբին, ավելի քան 11 հազար մարդ Գերմանիայում սպասում էին փոխպատվաստման, բայց դոնորական նյութի քանակը բավարար չէ նման պահանջարկը բավարարելու համար:

Այսպես, 2010թ-ին պոտենցիալ դոնորական օրգանների քանակը, համաձայն Գերմանական օրգանների փոխպատվաստման հիմնադրամի տվյալների, կազմել է 1876: Սա այն մարդկանց քանակն է, ում մոտ արձանագրվել է գլխուղեղի մահ և օրգանների հեռացման համար որևէ խոչընդոտ չի առաջացել:  Եվ միայն 2/3 դեպքերում է կատարվել օրգանների փոխպատվաստման վիրահատություն: Այսպիսին են գիտնականների օրգանների դասական փոխպատվաստման այլընտրանքային մեթոդների բազմամյա որոնման պատճառները:

Բջիջներ` լաբորատորիաներից

Արդեն տևական ժամանակ է, ինչ գիտնական-ինժեներներն աշխատում են արհեստական օրգաններ ստեղծելու վրա: Նրանք արդեն առաջին հաջողություններն արձանագրել են մաշկի, աճառների և ոսկրերի ստեղծման ուղղությամբ, որոնք արդեն մասամբ կլինիկական փորձարկումների փուլն են անցնում: 

Դանց մի մասը օգտագործվում են կենդանիների օրգանիզմներում հյուսվածքների կամ, նույնիսկ, ամբողջական օրգանների փոխպատվաստման համար:  

Եվ գիտության համեմատաբար այս նոր ոլորտն անվանվում է հյուսվածքային ինժեներիա: 

Լաբորատոր պայմաններում առաջին անգամ մարդկային բջիջների բազմացում հաջողվել է կատարել 1975 թվականին: Այդ ժամանակներից այս ուղղությունը շատ արագ է զարգանում:  Այսօր արդեն փորձեր են կատարվում կրկնօրինակել մարդու տարբեր տեսակների հյուսվածքների ծավալային հատվածներ: Հյուսվածքների որոշ տեսակների համար, ինչպիսին արհեստական էպիդերմիսն է, ոսկրային և աճառային հյուսվածքը, կլինիկորեն ստեղծման մեթոդներ արդեն գոյություն ունեն: 

Լաբորատոր պայմաններում ստեղծված էպիդերմիսը կարելի է օգտագործել երկու դեպքում. բժշկության մեջ որպես վերջին հնարավորություն այն հիվանդների համար, ովքեր ծանր այրվածքներ են ստացել, կամ քրոնիկական չլավացող վերքեր ունեն, ինչպես նաև կոսմետիկական և դեղագործական արդյունաբերության մեջ:

Արհեստական մաշկը կարող է օգտագործվել  նոր սուբստանցիաների թեստավորման համար: Տարբեր լաբորատորիաներում և հետազոտական կենտրոններում արդեն ստեղծվել են մարդու հյուսվածքների ծավալային հատվածներ, արհեստական լյարդ, որոնք նույնպես առայժմ թեստավորման փուլում են:  Իսկ վերջերս հաղորդագրություն եղավ այն մասին, որ Ստոկհոլմում կատարվել է արհեստական ձևով ստացված շնչափողի առաջին հաջող փոխպատվաստումը:

Խոշոր օրգաններ ստանալու  խնդիրները

Գիտնականների համար դեռ մեծ խնդիր է արհեստականորեն մարդու խոշոր օրգաններ ստանալը: Աշխատող սրտամկան աճեցնելը խնդիր չէ. ոչ մեծ ինքնուրույն օրգանը շրջակա սննդարար միջավայրից ստանում է ամեն անհրաժեշտն իր ապրելունակության համար: Սակայն սրտին պետք են նաև արյունատար անոթներ, որոնցով նա թթվածին է ստանում և այլ սննդարար նյութեր: Սակայն մինչ այժմ դեռ չի հաջողվել լաբորատորիայում ստանալ այդ ոչ մեծ, բայց բարդ մազանոթները` իրենց ճյուղավորումներով և խոռոչներով: 

Բայց գիտնականները, կարծես թե, գտել են լուծումը: Նրանք մշակել են կենսահամատեղելի արհեստական արյունատար անոթներ ստանալու մեթոդը, դրա համար կիրառելով արագ նախապատկեր ստանալու եղանակը, որը կիրառվում է մեքենաշինության բնագավառում: Այս նպատակով նրանք միավորել են երկու տարբեր մեթոդներ` եռաչափ մոդելի ստեղծման մեթոդը և մուլտիֆոտոնային  պոլիմերացման մեթոդը, որը պոլիմերային արդյունաբերության մեջ է կիրառվում: Եռաչափ տպիչը (պրինտերը) կիրառվում է նյութերի եռաչափ, շերտ առ շերտ արագ տարածման համար:

Իրենց նպատակների համար գիտնականները  հատուկ թանաքներ են մշակել, որպեսզի ստացված արյունատար անոթները ճկուն և առաձգական լինեն: 

Մուլտիֆոտոնային պոլիմերացման մեթոդի կիրառումը, ըստ հետազոտողների, կարող է  հնարավորություն տալ ստեղծել արհեստական մանրագույն մազանոթներ, որոնք առավելագույնս կհամապատասխանեն իսկական արյունատար անոթներին: Մեթոդը նախատեսում է նյութի վրա կարճ, ինտենսիվ ազդակներով լազերային ազդեցություն: Դրանք ակտիվացնում են մոլեկուլները, ստիպելով դրանց ակտիվորեն փոխազդեցության մեջ մտնել միմյանց հետ, դրանով առաջացնելով, այսպես կոչված, պոլիմերացումը, նյութը դառնում է դիմացկուն, մնալով նույն ձևով առաձգական, ինչպես և բնական նյութերը:«Այս մեթոդներն առանձին-առանձին աշխատում են և այժմ փորձարկում են անցնում թեստային ռեժիմում: Աշխատանքներ են տարվում համակցված սարքավորման նախատիպը ստեղծելու ուղղությամբ»,- ասում են գիտնականները: Խողովակները տպելուց հետո կատարվում է դրանց կենսաֆունկցիոնավորումը` խողովակների վրա օրգանիզմի կենդանի բջիջները կպցնելու համար: Նախագծում, ի թիվս այլոց, օգտագործվելու են որոշ սպիտակուցային մոլեկուլներ, ինչպիսիք են հեպարինը  և այլն, որոնցով պատվում են արհեստական անոթների ներքին պատերը: Հաճախ կիրառվում են հիբրիդային նյութերից պատրատված թանաքները, որոնք բաղկացած են սինթետիկ և բնական պոլիմերների խառնուրդից: 

Երկրորդ փուլում խողովակների ներսում կատարվում է էնդոթելային բջիջների և նանոօբյեկտների զուգակցում: Այդ բջիջները օրգանիզմում ձևավորում են ներքին շերտ, որով պարուրապատվում են ամեն մի անոթի պատերը:«Նման շերտը  կարևոր դեր է խաղում, ապահովելով առանց թանձրուկների ձևավորման  և կպչունության արյան բաղադրատարրեր»,-այսպես են բացատրում գիտնականները խողովակների մշակման այդքան աշխատատար գործընթացը: Այժմ, եթե հաջողվի կենդանի բջիջների շերտը տեղադրել արհեստական անոթի պատերին, ապագա արհեստական արյունատար անոթը կարող է աշխատել որպես բնական նմուշ և սննդարար նյութերը նպատակային փոխանցել: 

Արհեստական անոթներ

Հետազոտողները հուսով են, որ հյուսվածքային ինժեներիայի մեթոդով մշակված արյունատար անոթները կհաջողվի միացնել սրտին, ինչպես նաև, միացնել օրգանիզմի արյան շրջանառության համակարգին: Իհարկե, դրանք առայժմ պատրաստ չեն մարդուն փոխպատվաստելու համար, սակայն լիովին հնարավոր է դրանք օգտագործել, օրինակ, կենդանիների հետ կատարվող փորձերի ժամանակ որպես թեստ-համակարգեր: Հնարավոր է նաև աորտակորոնար շունտավորման վիրահատությունների ժամանակ դրանց օգտագործման հավանականությունը: 

Գիտնականները դեռ ճանապարհի սկզբին են: Նրանց անհրաժեշտ է ստույգ հաշվարկել փոքր անոթների կառուցվածքը և անոթային համակարգի  անցանելիությունը, որպեսզի ապահովվի արյան հոսքի առավելագույն արագությունը կամ կանխարգելվի արյան կանգը: Գիտնականների կարծիքով այդ տեխնիկան հսկայական ներուժ ունի: «Մենք առաջին անգամ ենք կիրառում արագ նախապատկեր ստանալու մեթոդն առաձգական օրգանական կենսանյութ ստանալու նպատակով: Անոթային համակարգերը լուսաբանում են այդ տեխնոլոգիայի հնարավորությունները, բայց դրանով հնարավորությունները չեն ավարտվում»,- վստահեցնում են գիտնականները: Քանի որ նման համակարգը կարելի է կիրառել ոչ միայն արհեստական սրտամկանի համար, այլև մարդկային այլ օրգաններում էլ է հնարավոր օգտագործել նման արհեստական անոթները: 

Եռաչափ պրինտերի օգնությամբ ստացված սեփական արյունատար անոթներով օրգանների փոխպատվաստման նախագիծը կլինիկական պայմաններում իրականացնելու համար դեռ աշխատանքներ, փորձարկումներ և հետազոտություններ են կատարվում:  

Հարցեր, պատասխաններ, մեկնաբանություններ