3D-Biotulostuksen hyödyntäminen kudosmallialustateknologiassa

Abstract

Kudosmallialustat ovat mikrofluidistiikkapohjaisia järjestelmiä, jotka pyrkivät mallintamaan kudosten ja elinten toimintaa in vitro. Niiden tarkoituksena on jäljitellä mallintamansa kudoksen tai elimen organotyyppistä toiminnallisuutta, solujen järjestäytyneisyyttä, biokemiallisia tekijöitä ja biofysikaalisia signaaleja pienemmässä mittakaavassa. Verrattuna perinteisiin malliorganismeihin, kuten 2D-soluviljelmiin ja koe-eläinmalleihin, kudosmallialustat kykenevät realistisemmin simuloimaan ihmisen kudosten ja elinten in vivo -olosuhteita. Kudosmallialustoja pyritäänkin nykyisin hyödyntämään niin lääkekehityksessä, tautimalleina, lääkemetabolian tutkimuksessa kuin personoidun lääketieteenkin saralla. Tähän mennessä alustoja on kehitetty muun muassa maksan, munuaisten, suoliston, keuhkojen, sydämen, verisuonten, aivoveriesteen sekä lihas, rasva- ja hermokudoksen mallintamiseen.

Kudosmallialustoja on perinteisesti tuotettu muun muassa erilaisten muovaustekniikoiden ja litografisten menetelmien avulla. Näiden menetelmien rajoitteina ovat kuitenkin niiden monivaiheisuus, aikaa vievyys ja kalleus. Viime vuosina konventionaalisten valmistusmenetelmien rinnalle onkin noussut uusi orastava valmistusmenetelmä: 3D-biotulostus. 3D-Biotulostuksen avulla kudosmallialustoja voidaan tuottaa nopeammin ja kustannustehokkaammin, minkä lisäksi se mahdollistaa aiempaa monimutkaisempien ja hienorakenteisempien alustojen valmistamisen. Tulevaisuudessa on myös odotettavissa, että 3D-biotulostus mahdollistaa kudosmallialustojen tuotannon teollisessa mittakaavassa, avaten mahdollisuuden alustojen laajamittaisempaan käyttöön. Tämä puolestaan tulee mahdollistamaan edullisemman, tarkemman, tehokkaamman ja eettisemmän biologisten prosessien mallinnuksen.