פיתוח בטכניון: יצירת תאים ורקמות בעומק הגוף בעזרת אולטרסאונד

פיתוח של חוקרי הפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון מהווה פריצת דרך בהובלת תרופות ובהשתלת רקמות בסיוע אולטרסאונד. מדובר בשיטה חדשנית לביו-הדפסה של תאים חיים ורקמות בעומק הגוף בצורה לא פולשנית, וזאת באמצעות השריה של גלי קול מחוץ למטופל. הפיתוח הוצג לאחרונה בכתב העת Small Methods.

הטכנולוגיה שפותחה על ידי קבוצת המחקר של פרופ' שולמית לבנברג, בהובלת הפוסט-דוקטורנט ליאור דבי והדוקטורנט מג'ד משעור, מושתת על חומרים נוזליים הרגישים לקול (acousto-sensitive materials) המתמצקים במהירות בהשפעת אולטרסאונד ממקור חיצוני. תהליך זה אינו מצריך חשיפה פולשנית של הרקמה המטופלת, הקרנה או פעולות מזיקות אחרות.

ישימותה של הטכנולוגיה החדשה מודגמת בהקשרים של השתלה מקומית של תאים, הובלת תרופות לשחרור מקומי מבוקר לאורך זמן וביו-הדפסה בתלת מימד. התכונות המכניות של הפיגומים ניתנות לכוונון בהתאם לרקמת היעד ולקצב שחרור התרופה הרצוי.

בתחום הנדסת רקמות, שמטרתו לייצר רקמות תפקודיות להשתלה לצורך שיקום תפקוד לקוי של רקמות ואיברים, התפתחה בשנים האחרונות גישה נוספת של בניית הרקמות המהונדסות ישירות בגוף המטופל באמצעות שיטות הדפסה שונות. הדפסה ישירה של הרקמות הבנויות מתאים חיים ופיגומים תומכים דורשת הליך פולשני הכולל חשיפה מאסיבית של האתר המטופל ובעלת סיכונים להתפתחות סיבוכים, פגיעות פריפריאליות וזיהומים.

בשיטה החדשנית שפותחה בטכניון, תאים או תרופות מובלים בתוך דיו ביולוגי נוזלי ישירות לאזור המטופל בעומק הגוף באמצעות הזרקה ישירה או קטטר. לאחר מכן הרקמה המהונדסת מודפסת באמצעות גלי קול המושרים ממתמר אולטרסאונד חיצוני למטופל. כך יכולה להיבנות רקמה מהונדסת בעומק הגוף ללא חשיפת האתר המטופל.

בעבודה שפורסמה לאחר ביקורת עמיתים במגזין המדעי Small Methods הציגו החוקרים כמה חידושים. ראשית, הצוות הצליח להציג לראשונה בניית רקמות עם תאיים חיים פונקציונליים כדוגמת תאי לב, זאת באמצעות השריה חיצונית של גלי קול. התאים המשיכו לתפקד ולפעום לאחר התהליך. בנוסף, תאי אנדותל יצרו רשתות כלי דם והראו חיות ותפקודיות לפחות כשבוע לאחר ההדפסה. שנית הראו החוקרים את האפשרות להטעין את הביו-דיו הרגיש לקול בתרופות אנטי-סרטניות לצורך שחרור מבוקר ומושהה לאורך זמן. כך יוכל להתבצע טיפול מקומי ממושך להפחתת השפעות לא רצויות באזורים בריאים.

החוקרים הראו עוד כי אפשר לשלוט בתכונות המכניות של הפיגום המודפס על ידי שינוי פרופיל ההשריה של גלי הקול (משך ועוצמה) כך שיתאים בצורה מיטבית לרקמת היעד המטופלת או כדי לשלוט בקצב שחרור התרופה הרצוי.

הוכחת ההיתכנות במחקר זה מהווה בסיס למחקרי המשך עבור מגוון יישומים ביו-רפואיים ופותחת צוהר לגישות טיפוליות חדשניות בהנדסת רקמות, שחרור מבוקר של תרופות וביו-הדפסות.