Ihmiskehon kudokset ja elimet ovat monimutkaisia rakenteita, joissa erilaiset biologiset ja fyysiset ominaisuudet muodostavat saumattomasti toimivan kokonaisuuden. Toisin kuin perinteiset kudosteknologian menetelmät, 3D-biotulostus mahdollistaa automatisoidun ja tarkan tavan tulostaa eläviä soluja sisältäviä biomusteita kolmiulotteisiksi kudosrakenteiksi.
Ennen kuin biovalmistettuja kudossiirteitä voidaan hyödyntää potilaiden hoidossa, täytyy kehittää kliiniseen käyttöön sopivia raaka-aineita ja soluja. Ihmiskudosten monimutkaisen rakenteen jäljittely edellyttää myös erilaisten solujen ja materiaalien tarkkaa yhteensovittamista toiminnalliseksi kokonaisuudeksi.
Väitöstutkimuksessaan DI Paula Puistola sovelsi kehittämiään materiaaleja ja menetelmiä sarveiskalvon biotulostukseen. Sarveiskalvosiirteitä tarvitaan sarveiskalvosokeuden hoitoon, joka heikentää maailmanlaajuisesti miljoonien ihmisten elämänlaatua. Luovutetuista kudossiirteistä on pula, joten potilaita voitaisiin auttaa biotulostamalla siirteitä.
– Sarveiskalvo soveltuu erinomaisesti monimateriaalitulostukseen, koska se on monikerroksinen ja rakentuu erilaisista solutyypeistä. Sarveiskalvon paksuin kerros, strooma, ylläpitää sen mekaanista kestävyyttä ja läpinäkyvyyttä. Jotta nämä ominaisuudet saavutetaan, strooman mikrorakenteen täytyy olla juuri oikea. Tutkimukseni loi perustan teknologialle, jolla voidaan tulevaisuudessa jäljitellä tätä hienojakoista mikrorakennetta, Puistola kertoo.
Nykyiset biotulostuksen raaka-aineet ovat usein eläinperäisiä tai biohajoamattomia. Eläinperäisten materiaalien kliinistä soveltuvuutta rajoittavat immunologiset riskit, eläinpatogeenit, eettiset näkökohdat sekä haastava standardoitavuus. Biohajoamattomat materiaalit puolestaan voivat häiritä kehon luonnollista paranemisprosessia, koska ne eivät poistu kehosta kudosmuodostuksen edetessä. Ratkaisuna tähän Puistola kehitti yhteistyössä yliopistotutkija Anni Mörön kanssa biohajoavia biomusteita, jotka tukevat solujen kasvua ja kudosmuodostusta biotulostuksen jälkeen, eivätkä sisällä eläinperäisiä materiaaleja.
– Vaikka täysin toimivien ja ihmiskudosta vastaavien biotulosteiden kliiniseen käyttöön on vielä matkaa, on tämä aiemmin science fictionilta kuulostanut tavoite lähempänä kuin koskaan. Teknologisen kehityksen lisäksi on tärkeää edistää menetelmien skaalautuvuutta ja kustannustehokkuutta, jotta hoitokustannukset pysyvät kohtuullisina, Puistola summaa.
Janakkalasta kotoisin oleva Paula Puistola toimii operatiivisena johtajana LifeGlue Technologies Oy -yrityksessä, joka on perustettu Tampereen yliopiston biomusteinnovaation pohjalta. Väitöksen jälkeen hän jatkaa osa-aikaisesti 3D-biotulostettujen sarveiskalvojen kehittämistä Tampereen yliopiston Silmäryhmässä, jota johtaa professori Heli Skottman.
Väitöstilaisuus perjantaina 26. syyskuuta
Kudosteknologian diplomi-insinööri Paula Puistolan lääketieteen, biotieteiden ja biolääketieteen tekniikan alaan kuuluva väitöskirja Developing Clinically Compatible Bioinks and Novel Multi-material 3D Bioprinting Strategies – Applications in Human Stem Cell Based Cornea tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston lääketieteen ja terveysteknologian tiedekunnassa perjantaina 26.9.2025 kello 12 Kaupin kampuksella, Arvo-rakennuksen auditoriossa F114 (Arvo Ylpön katu 34). Vastaväittäjänä toimii professori Sandra Van Vlierberghe Gentin yliopistosta. Kustoksena toimii professori Heli Skottman Tampereen yliopiston lääketieteen ja terveysteknologian tiedekunnasta.