מחלות ריאה הורגות מיליוני אנשים ברחבי העולם מדי שנה. אפשרויות הטיפול מוגבלות, ומודלים של בעלי חיים לחקר מחלות אלו ותרופות ניסיוניות אינם מספקים. כעת, חוקרים מתארים ב ACS Applied Bio Materials הצלחתם ביצירת ביו-דיו מבוסס ריר להדפסת תלת מימד של רקמת ריאה. התקדמות זו יכולה יום אחד לסייע במחקר ולטפל במצבי ריאות כרוניים.
בעוד שחלק מהאנשים הסובלים ממחלות ריאה מקבלים השתלות, איברים תורמים נותרו במחסור. כחלופה, ניתן להשתמש בתרופות ובטיפולים אחרים לניהול תסמינים, אך אין תרופה זמינה להפרעות כגון מחלת ריאות חסימתית כרונית וסיסטיק פיברוזיס. החוקרים ממשיכים לחפש תרופות טובות יותר, ולעתים קרובות מסתמכים על בדיקות במכרסמים. אבל מודלים אלה של בעלי חיים עשויים לתפוס רק חלקית את המורכבות של מחלות ריאות בבני אדם, והם עשויים שלא לחזות במדויק את הבטיחות והיעילות של תרופות חדשות. בינתיים, מהנדסי ביו בוחנים את הייצור של רקמת ריאות במעבדה, או כמודל מדויק יותר לחקר ריאות אנושיות או כחומר פוטנציאלי לשימוש בשתלים. טכניקה אחת כוללת מבני הדפסת תלת מימד המחקים רקמה אנושית, אך תכנון ביו דיו מתאים לתמיכה בצמיחת תאים נותר מאתגר. אז, אשוק רייחור ועמיתיו יצאו להתגבר על המכשול הזה.
הצוות התחיל עם mucin, מרכיב ריר שלא נחקר באופן נרחב עבור הדפסה ביולוגית. חלקים מהמבנה המולקולרי של פולימר אנטיבקטריאלי זה דומים לגורם גדילה אפידרמיס, חלבון המעודד התקשרות וגדילה של תאים. Raichur ועמיתיו הגיבו עם מוצין עם אנהידריד מתאקרילי ליצירת מוצין מתאקרילי (MuMA), שאותו הם ערבבו עם תאי ריאה. חומצה היאלורונית -; פולימר טבעי המצוי ברקמות חיבור ואחרות -; התווסף כדי להגביר את צמיגות הביו-דינק ולשפר את צמיחת התא והיצמדות ל-MuMA. לאחר שהדיו הודפס בדפוסי בדיקה כולל רשתות עגולות ומרובעות, הוא נחשף לאור כחול כדי להצליב את מולקולות ה-MuMA. הקשרים הצולבים ייצבו את המבנה המודפס בצורה של ג'ל נקבובי שספג מים בקלות כדי לתמוך בהישרדות התא.
החוקרים מצאו כי הנקבוביות המחוברות ביניהן בג'ל הקלו על דיפוזיה של חומרים מזינים וחמצן, תוך עידוד צמיחת תאים ויצירת רקמת ריאה. המבנים המודפסים היו לא רעילים והתכלו באיטיות בתנאים פיזיולוגיים, מה שהופך אותם למתאימים כשתלים שבהם הפיגום המודפס יוחלף בהדרגה ברקמת ריאה שזה עתה גדלה. ניתן להשתמש ביו-דיו גם לייצור מודלים תלת-ממדיים של ריאות כדי לחקור תהליכים של מחלות ריאה ולהעריך טיפולים פוטנציאליים.
