Sydämen aorttaläppäproteesien 3D-biotulostus

Abstract

Sydän- ja verisuonitautien lisääntymisen myötä sydänläppäsairaudet sekä niiden hoitoa varten tehtävät leikkaukset yleistyvät. Tarve uusille sydänläppäproteeseille kasvaa entisestään väestön ikääntyessä. Perinteiset mekaaniset sekä kudosteknologisesti muokatut sydänläpät eivät ole pitkäaikainen ratkaisu toistuville sydänläppäleikkauksille. Perinteiset kudosteknologisesti muokatut sydänläpät ovat eläinperäisiä ja niillä on rajoitettu elämänkaari kalkkeutumisen takia. Perinteiset mekaaniset sekä kudosteknologisesti muokatut sydänläpät eivät myöskään yhdenny kokonaisvaltaisesti sydämen muun kudoksen kanssa johtuen hylkimisreaktioista. Nykyaikaiset kudosteknologisesti muokatut sydänläpät yhdistettynä 3D-biotulostukseen tarjoavat pitkäaikaisen ratkaisun kyseiseen ongelmaan. Erilaiset 3D-biotulostuksen menetelmät mahdollistavat myös paljon yksilöllisemmän hoitovaihtoehdon. Nykyaikaiset kudosteknologisesti muokatut sydänläpät valmistetaan kantasoluista, jotka kasvavat kasvualustalla. Arvion mukaan nykyaikaiset kudosteknologisesti muokatut sydänläpät yhdentyvät 30 prosenttia paremmin ympäröivään kudokseen perinteisiin mekaanisiin sekä kudosteknologisesti muokattuihin sydänläppiin verrattuna. 3D-biotulostus mahdollistaa ihmisen aorttaläpän luonnollisen rakenteen tarkan jäljittelyn ja sen ansiosta aorttaläppäproteeseista voidaan valmistaa yhteensopivampia sydämen muun kudoksen kanssa. Erilaisten biomateriaalien, kuten hydrogeelien, biomusteiden ja ihmisestä peräisin olevien solujen, hyödyntäminen vähentää aorttaläppäproteesien hylkimisreaktioita potilaassa. Tutkielmassa perehdytään aorttaläppäproteesien nykytilanteeseen ja keskitytään niiden valmistukseen 3D-biotulostuksen näkökulmasta. Aorttaläppäproteesien 3D-biotulostuksella on kuitenkin rajoitteita. Aorttaläppäproteesien luonnollisten liikkeiden jäljentäminen sekä kokonaisvaltainen yhdentyminen ympäröivään kudokseen ovat suurimpia haasteita. Aorttaläpän kolmikerroksinen rakenne sekä toiminnalliset ominaisuudet luovat haasteita biomateriaalien pitkäaikaiselle kestävyydelle. Lisäksi menetelmien standardointi sekä lakisääteiset asiat hidastavat aorttaläppäproteesien käyttöä potilaissa. 3D-biotulostettujen aorttaläppäproteesien merkitys tulevaisuudessa on huomattava. Ne voivat muuttaa sydänläppäsairauksista kärsivien potilaiden hoitoa paljon tehokkaammaksi sekä yksilöllisemmäksi. Aorttaläppäproteeseihin liittyvän tutkimuksen ja ymmärryksen kehittyessä, kliiniset tutkimukset lisääntyvät. Näin ollen 3D-biotulostetut aorttaläppäproteesit voivat mahdollisesti pelastaa monia sydän- ja verisuonitaudeista kärsiviä potilaita tulevaisuudessa.