Dostała pani Nagrodę „Polityki” w dziedzinie nauk ścisłych za konkretne badania, które pani tutaj, na Politechnice Śląskiej, wykonuje, czyli związane z biodrukiem 3D. Czym on się różni od druku 3D, z którym już trochę się oswoiliśmy?
Różni się tak naprawdę głównie materiałem, którego używamy, czyli naszym przypadku używamy biomateriału, czyli materiału, który jest w jakiś sposób biozgodny, czyli zachęca czy też promuje komórki do wzrostu. To, co drukujemy to nie jest plastik, tylko biotusze, czyli przeważnie materiał na bazie hydrożelu, czyli coś jakby żelatyna, galaretka, która zawiera w sobie żywe komórki. Jeśli komórki wydrukujemy w naszym materiale w odpowiednie kształty i z odpowiednimi bioaktywnym dodatkami, to mogą się one różnicować w tkanki albo narządy.
Jesteście w stanie wydrukować już jakieś narządy, np. całe serce czy płuca?
Nie, jeszcze nie jest to możliwe. Mininarządy, które spełniają część funkcji rzeczywiście są możliwe, ale w pełni funkcjonalny skomplikowany organ jak serce, to jeszcze niestety nie. Ale duży postęp dokonał się w dziedzinie biodruku skóry, zwłaszcza jej modeli. W przypadku skóry idziemy już w stronę implantów. My w moim laboratorium zajmujemy głównie tkankami gradientowymi, czyli takimi tkankami, które mają zróżnicowane właściwości, czyli np. połączenie tkanek twardych i miękkich, np. kości i mięśni. To elementy trudne do regeneracji, jak mamy np. zerwane mięśnie, oderwane od kości, to proces gojenia jest skomplikowany, ponieważ te struktury są gradientowe.
Czyli niejednorodne?
Trudno jest połączyć kość z mięśniem. Nasza idea jest taka, że jeśli my zbudujemy to połączenie, czyli tą niejednorodność my stworzymy, jedna końcówka będzie wyglądała jak kość, a druga na przykład jak mięsień to że łatwiej będzie chirurgowi połączyć kość z kością i mięsień z mięśniem. W przypadku kości stosując klej, a w przypadku mięśni szwy, które mają bardziej podobne właściwości do tych tkanek niż połączyć w jakiś sposób miękki mięsień z twardą kością.
Czyli na razie pracujecie w Gliwicach, próbując stworzyć coś takiego?
Tak, robimy badania podstawowe, czyli drukujemy sobie różne rusztowania dla wzrostu komórek. My akurat używamy nie takiego klasycznego biodruku, bo nie drukujemy hydrożeli. Podstawowe struktury, które drukujemy, są w zasadzie bardzo podobne do rzeczy, które można sobie wydrukować zwykłą drukarką, tylko ich precyzja jest dużo, dużo większa. Możemy zaplanować bardzo dokładnie, jak będą wyglądać te struktury. Jak się spojrzy pod mikroskopem, to są one po prostu przepiękne i bardzo dobrze i pięknie zorganizowane. One mają przypominać swoją budową, ale też swoimi właściwościami mechanicznymi, czyli tym jak są twarde, sztywne, elastyczne takie struktury jak np. ścięgna człowieka. Sadzamy na tych wydrukach komórki, i sprawdzamy, jak one się zachowują, czy się różnicują, czy przybierają takie same funkcje, jakie miałyby w ciele człowieka.
Czyli wasze dzisiejsze badania mają jak najbardziej konkretny cel, by w przyszłości móc pomóc człowiekowi, który doznał urazu albo cierpi na jakąś chorobę np. układu ruchu? By miało to praktyczne zastosowanie. Za 5 lat, 10?
Pewnie bardzie za 10 niż 5 lat. Są dwa aspekty. Jeden to same implanty, zastępujące jakąś część ciała. Drugi to wydrukowane za pomocą biodruku struktury, które działają jako bardzo adekwatne modele do testowania np. leków. Dzięki nim możemy zminimalizować liczbę badań na zwierzętach.
Czyli jeśli za te 10 lat zerwę sobie ścięgno w nodze, to będę mogła iść do szpitala, gdzie w laboratorium lekarze wydrukują dla mnie nowe, świetnie dopasowane?
W świecie idealnym. Bo nauka nauką, my możemy wymyśleć i zaprojektować idealny narząd, ale jest pytanie, kto by za to zapłacił, kto by mógł to dostać. Jest jeszcze dużo do ustalenia w sferze prawnej. W przypadku drukarek w szpitalach, jeśli coś poszłoby nie tak, to kto będzie winny – lekarz, czy producent drukarki, czy osoba, która dostarczyła materiał. Biodruk wchodzi powoli do medycyny i dużo jest jeszcze nierozwiązanych zagadnień z nim związanych. Pytanie też, kto będzie chciał za to zapłacić. Nawet jeśli dla pacjenta bardziej opłacalne jest mieć coś bardziej spersonalizowanego, to pytanie, czy też tak będzie dla ubezpieczyciela. Czasem odbijamy się od ściany. Można wymyślać rzeczy idealne, które są trudne do zastosowania ze względów prawnych i finansowych.
Pani opowiada o drukowaniu tkanek ze spokojem, a przecież zwykłemu człowiekowi kojarzy się to ze science-fiction, jak z filmu „Raport mniejszości”, gdzie Tom Cruise wyczyniał różne dziwne rzeczy ze swoim ciałem.
Ostatnio rozwój nauki i technologii drastycznie przyspieszył. Obecna sytuacja polityczna, związana z wojną w Ukrainie, i gospodarcza mogą trochę przystopować naukę, ale generalnie wydaje mi się, że rzeczywiście progres jest tak szybki, że myślę, że mało kto ma wątpliwości, że kiedyś będzie można rzeczywiście iść do szpitala i wydrukować sobie coś na miarę na miejscu, aczkolwiek jest trochę wyzwań z tym związanych.
Na przykład jakie?
Nawet to, co drukujemy tu, w Gliwicach, potrzebuje czasu, żeby urosnąć, nabrać odpowiednich właściwości biomechanicznych. Tak samo jak ciało człowieka potrzebuje czasu, żeby się wygoić. Trudno sobie wyobrazić, żeby można było wydrukować od zera np. funkcjonujące serce od razu dla pacjenta, jak przyjeżdża do szpitala w karetce. Pojawia się pytanie już bardziej z dziedziny science-fiction jak miałyby wyglądać banki organów drukowanych wcześniej. Drukowanie funkcjonalnych organów jest bardziej skomplikowane niż kawałków tkanek.
Zapewne, przecież serce nie działa w próżni, musi mieć żyły, tętnice.
Dobra uwaga. Dużym problemem w biodruku 3D jest to, że jeśli chcemy mieć większy organ, to potrzebujemy ukrwienia, by dostarczyć do komórek w głębi substancje odżywcze, tlen. To samo dotyczy unerwienia. Jak zapewnić nie tylko wzrost jednego typu komórek, tylko funkcjonowanie wszystkich komórek razem.
Wspomniała pani wcześniej, że drukowane za pomocą biodruku 3D tkanki czy całe narządy mogą służyć też jako modele do badań, co ograniczy liczbę badań na zwierzętach. To chyba jeden z pozytywnych aspektów pani pracy?
Ja sama mam bardzo dużo obiekcji, jeśli chodzi o testowanie na zwierzętach. Dużo zależy od etyki samych naukowców, bo często powstaje pytanie po co coś testujemy na zwierzętach. Czy to przyda się kiedyś ludziom czy testujemy, bo jesteśmy tylko ciekawi. Czy sama chęć uprawiania nauki pozwala nam, żeby wykorzystywać inne, żywe stworzenie? Moim zdaniem – nie. Unia Europejska zmierza w stronę „animal free innovations”, czyli maksymalnego zminimalizowania badań na zwierzętach.
Czym implanty „na wymiar” z drukarki 3D będą lepsze od tych zwykłych implantów czy protez stosowanych obecnie?
Jeśli coś jest dopasowane wielkością do naszego ciała, a przecież każdy człowiek jest inny, to nie będzie np. uciskało na tkanki, nie będzie powodowało zniszczenia innych tkanek. Jeśli jesteśmy w stanie zrobić coś, co dokładnie pasuje do naszego organizmu, zwiększa się szansa, że zostanie to lepiej przyjęte przez organizm a pacjent, koniec końców, będzie się z tym lepiej czuł.
I na dłużej mu wystarczy taki bioimplant.
Idea jest taka, by taki implant służył mu całe życie. Jeśli będzie się on składał z takich samych materiałów, miał taką samą gęstość i wymiary jak oryginalne tkanki, to w idealnym świecie nie musielibyśmy tych implantów wymieniać.
Praca naukowa, badania, są ciągłym wyzwaniem dla umysłu. W jaki sposób pani się relaksuje, uspokaja umysł?
Relaksuje mnie głównie sport. Po pierwsze jazda konna, u mnie na porządku dziennym, choć nie jeżdżę teraz sportowo, bardziej idę w stronę jeździectwa naturalnego, w relacji z koniem. Po drugie – biegam. I po trzecie – ostatnio zaczęłam morsować, i to, mimo mojej niechęci do zimna i zimnej wody, okazało się genialne i bardzo relaksujące. To jest taki stres dla organizmu, że wszystkie inne problemy odchodzą. To świetnie ćwiczy umysł, bo trzeba wiedzieć, czego się chce.
