Menu
e-shop
Podnětem k výzkumu byla potřeba vytisknout formu pro pěstování buněk srdeční svaloviny v přesně vymezeném tvaru. Kolegové chtěli sledovat jejich stahy, a potřebovali proto pomůcku, která by sama neovlivňovala chování buněk ani výsledky pokusu.
Jiří Dejmek začal hledat materiál vhodný pro takové použití. Podle jeho vyjádření však v dostupné literatuře chybělo ucelené srovnání běžně prodávaných tiskových strun neboli filamentů, které by usnadnilo výběr pro dlouhodobý kontakt s buněčnými kulturami. Výzkumníci se proto rozhodli vybrané materiály porovnat sami.
Studie zahrnovala 16 komerčních filamentů z osmi skupin: PLA, PETG, CPE, ABS, ASA, polykarbonát, polypropylen a flexibilní materiál označovaný jako FLEX. Zastoupeny byly různé výrobky i barevné varianty; testovaný FLEX byl na bázi termoplastického polyuretanu, tedy TPU.
Vytištěné vzorky vědci umístili do kultivačního média nad vrstvu lidských kožních fibroblastů, buněk pojivové tkáně. Plast se buněk přímo nedotýkal. Experiment tak sledoval účinky látek uvolňovaných z výtisků do média. Výzkumníci hodnotili krátkodobou expozici po 24 hodinách i delší působení po dobu sedmi dnů.
Tým vycházel z postupů pro hodnocení cytotoxicity podle normy ISO 10993-5 a doplnil je o podrobnější sledování buněčného metabolismu a funkce mitochondrií. K tomu využil také respirometrii, která měří spotřebu kyslíku a umožňuje posoudit, jak mitochondrie hospodaří s energií. Na této části výzkumu spolupracoval s laboratoří profesorky Jitky Kuncové.
U testovaného FLEXu zjistili vědci výrazné narušení mitochondriální funkce. Mitochondrie nadále spotřebovávaly kyslík, ale jejich dýchání bylo méně účinně spojeno s tvorbou ATP, molekuly sloužící k přenosu energie v buňce.
„Je to jako motor, který stále spaluje palivo, ale velká část jeho výkonu se nedostane ke kolům,“ přiblížil Jiří Dejmek. Buňka tak může přežívat, přestože její energetický metabolismus již nefunguje správně.
Podle Dejmka by testovaný FLEX při posouzení pouze podle běžného kvantitativního kritéria životaschopnosti podle ISO 10993-5 nebyl označen za cytotoxický. Podrobnější vyšetření však odhalilo výrazné poruchy buněčného metabolismu. Právě tento nesoulad výzkumníci označují jako skrytou cytotoxicitu.
Testy životaschopnosti poskytují souhrnnou informaci o stavu buněčné populace, ale nemusí vystihnout funkční změny v jednotlivých přežívajících buňkách. Studie proto podporuje kombinování více metod, zejména při posuzování materiálů určených pro dlouhodobý kontakt s buňkami.
Komerční filament nemusí obsahovat pouze základní polymer. Jeho součástí mohou být pigmenty, stabilizátory, změkčovadla nebo další přísady ovlivňující vlastnosti a zpracovatelnost. Přesné složení přitom výrobci často nezveřejňují.
Při tisku navíc materiál prochází tepelným zpracováním. U vzorků uvedených ve studii se teploty tisku pohybovaly od 220 do 275 °C. Autoři předpokládají, že se na pozorovaných účincích mohou podílet přísady i produkty tepelného rozkladu. Konkrétní látky odpovědné za tyto změny však zatím neurčili. Biologické vlastnosti výtisku proto nelze spolehlivě odvodit pouze z názvu základního polymeru.
Dejmek doporučuje opatrnost zejména při dlouhodobém kontaktu výrobků z flexibilních filamentů s lidským tělem, pokud pro konkrétní materiál chybějí údaje o biokompatibilitě. Současně upozorňuje, že nepříznivé výsledky jednoho výrobku nelze zobecnit na všechny tiskové materiály. Některé testované filamenty, například na bázi ASA nebo CPE, vykazovaly příznivé výsledky.
Ani dobrý výsledek buněčného testu však sám o sobě nepotvrzuje bezpečnost výrobku pro jakékoli použití. Stejně tak nepříznivý výsledek v buněčné kultuře neprokazuje, že běžný kontakt hotového výtisku s neporušenou kůží způsobí stejné poškození. Studie hodnotila konkrétní laboratorní podmínky, nikoli zdravotní účinky u uživatelů.
Výzkumníci se nyní chtějí zaměřit na látky uvolňované z problematických filamentů a zjistit, které z nich se podílejí na pozorovaných účincích. Výsledky plánují ověřit také v komplexnějších modelech tkání.
Dejmek zároveň vyzývá výrobce k větší transparentnosti. Nemuseli by podle něj zveřejňovat celé receptury, měli by však srozumitelně uvádět, zda a pro jaký způsob použití byla biokompatibilita materiálu ověřena. Uživatelům by pomohla i jasná informace, že materiál takovým hodnocením neprošel nebo je určen pouze pro technické použití.
-wal-
