Verisuonia 3D-tulostimella
02.05.2013

3D-tulostus kehittyy kovaa vauhtia ja siitä puhutaan – aiheestakin – joka puolella, koska sillä on suuret mahdollisuudet. Tekniikalla voi pian myös tulostaa verisuonia ja kudoksia ihmisille.

Aalto-yliopiston Kemian tekniikan korkeakoulu ja BIT-tutkimuskeskus ovat mukana tutkimuksessa, jonka tavoitteena valmistaa verisuonitettua keinoihoa 3D-tulostimilla. Ensisijaisesti keinoihoa on tarkoitus käyttää apuna farmasia- ja kosmetiikkateollisuudessa korvaamaan eläinkokeita, mutta sen avulla voidaan myös kasvattaa ihoa palovammojen ja niistä aiheutuneiden traumojen hoitoihin.

Keinokudokset koostuvat polymeereistä, ja tavoitteena on kehittää mahdollisimman lähelle ihon ominaisuuksia ja koostumusta olevia biopolymeerejä. Hankalinta on saada materiaalihin juuri halutunlaiset ominaisuudet, koska samalla niiden tulee olla nestemäisiä tai helposti nesteytyviä ja myös nopeasti kovettuvia, jotta niitä voitaisiin käyttää 3D-tulostimissa raaka-aineena. Lisäksi niistä valmistetun kudoksen on oltava elastinen ja sovelluttava elimistöön.

Aalto-yliopistossa materiaaleja koskevan työpaketin vetäjä on akatemiaprofessori Jukka Seppälä.

Tutkimuksessa on mukana myös Minna Malin biotekniikan ja kemian tekniikan laitokselta. "Kehitettävät materiaalit jaetaan kolmeen pääryhmään, joita ovat valon vaikutuksesta kovettuvat polymeerit, lämmön tai paineen avulla työstettävät termoplastit sekä hydrogeelit", kertoo Malin. "Jokaisella on oma roolinsa suunnitellussa kudosmallissa."

Aalto-yliopiston BIT-tutkimuskeskuksessa valmistetaan polymeeristä alkuperäisiä kudoksia tai verisuonia muistuttava kudosmalli 3D-tulostustekniikalla. Halkaisijaltaan sata mikrometriä olevat suonet tehdään periaatteessa yksinkertaisella mustesuihkutekniikalla ja sitä pienemmät hiussuonet korkean resoluution kaksifotonilaser-tekniikalla.

Sen jälkeen verisuonirakenne ympäröidään hydrogeelillä ja nanokuiduista muodostetulla verkkorakenteella, jotka toimivat erityyppisten solujen kasvualustoina. Hienovarainen ja vaikeasti toteuttettava versiuonirakenne on tärkeää, jotta keinoiho saa ravinteita ja voi hoitaa aineenvaihduntansa normaalin ihon tapaan.

BIT-tutkimuskeskuksessa työtä vetää keskuksen johtaja Jouni Partanen, joka on maailman johtavia 3D-tekniikoiden kehittäjiä.

Keinokudosten 3D-tulostushanke on alkanut vuonna 2011 ja sen on määrä päättyä lokakuussa 2015. Monitieteellisessä hankkeessa on mukana kaikkiaan 16 osapuolta Euroopasta. Aalto-yliopisto osallistuu yhteensä viiteen projektiin kuuluvaan työpakettiin. Aalto-yliopiston suurin rooli on uusien materiaalien kehittämisessä, karakterisoinnissa ja suonimallitiedostojen luomisessa.

Projekti kuuluu ArtiVasc 3D -nimiseen tutkimusohjelmaan, joka on osa EU:n 7. puiteohjelmaa.

Juttu perustuu Aalto-yliopiston tiedoteeseen Keinotekoisia verisuonia ja kudoksia 3D-tulostimen avulla.