استفاده دانشمند ایرانی از سفیده تخم‌مرغ برای چاپ سه‌بعدی بافت‌های پیچیده

محققان یک جوهر زیستی جدید و الهام گرفته از طبیعت برای مهندسی بافت ایجاد کرده‌اند.

موسسه تراساکی(Terasaki) مستقر در کالیفرنیا پتانسیل جدیدی را در سفیده تخم مرغ که یک ماده شگفت انگیز است، کشف کرده است. آنها سفیده تخم مرغ معمولی را به ماده‌ای پیشرفته به نام «متاکریلویل سفیده تخم مرغ»(EWMA) تبدیل کرده‌اند.

مهندسی بافت، فرآیند تولید بافت‌های جدید و مشابه با بافت‌های موجود در بدن انسان برای التیام جراحات یا حتی طراحی اندام‌های پیچیده برای جایگزینی اندام‌های آسیب‌ دیده است.

جوهر زیستی در چاپ سه بعدی مهم است، زیرا اجازه می‌دهد تا بافت‌های مصنوعی پیچیده لایه به لایه تولید شوند.

جوهرهای زیستی که از مواد طبیعی یا مصنوعی تشکیل شده‌اند، یک محیط حمایتی برای سلول‌های زنده برای اتصال و تکثیر در یک ساختار چاپ سه بعدی فراهم می‌کنند.

این ساختارهای پیچیده از بافت‌های واقعی تقلید می‌کنند، به این معنی که پتانسیل پیشرفت تحقیقات پزشکی، تولید داروهای جدید و در نهایت امکان پیوند اعضا را در آینده دارند.

ساخت جوهر زیستی

این فرآیند شامل تبدیل سفیده تخم مرغ معمولی به یک ماده تخصصی مناسب برای چاپ زیستی سه بعدی است.

سفیده تخم مرغ بیشتر از پروتئین تشکیل شده است. این تیم این پروتئین‌ها را با قرار دادن گروه‌های متاکریلویل در ساختار آنها تغییر شیمیایی دادند. این فرآیند به عنوان متاکریلویلاسیون شناخته می‌شود. سفیده تخم مرغ اصلاح شده به صورت جوهر زیستی فرموله می‌شود.

هنگامی که این جوهر زیستی در معرض نور قرار می‌گیرد، گروه‌های متاکریلویل واکنش نشان می‌دهند و در نتیجه اتصالات عرضی قوی ایجاد می‌شود. این پیوندهای عرضی ساختاری ژل‌مانند را تشکیل می‌دهند که جوهر زیستی را به شکل سه بعدی جامد می‌کند.

محققان در یک بیانیه مطبوعاتی ذکر کردند که جوهر زیستی EWMA چندین مزیت را ارائه می‌دهد که آن را برای کاربردهای چاپ زیستی مناسب می‌کند. پروتئین‌های فراوانی را فراهم می‌کند و محیط غنی از مواد مغذی را برای رشد سلول تضمین می‌کند.

محققان در بیانیه مطبوعاتی افزودند که این جوهر زیستی زیست‌سازگاری و زیست‌فعالی بسیار خوبی را نشان می‌دهد که برای مهندسی بافت موفق بسیار مهم است.

خواص بی‌نظیر

سازگاری این جوهر زیستی امکان ساخت دقیق ساختارهای چند بافتی را با تقلید از زیست‌شناسی طبیعی فراهم می‌کند.

جالب توجه است که محققان ویژگی‌های این ماده را تنظیم می‌کنند که آن را برای نیازهای مختلف تولید بافت مناسب می‌کند.

طبق بیانیه مطبوعاتی محققان، این جوهر زیستی منحصر به فرد حاوی قابلیت‌های ضد ویروسی و ضد باکتریایی است که برای پیشگیری از عفونت در کاربردهای پزشکی حیاتی است.

جوهر زیستی EWMA با ویژگی‌های منحصر به فرد خود پتانسیل تغییر بازی در مهندسی بافت را دارد.

علی خادم‌حسینی متخصص مهندسی زیستی می‌گوید: این رویکرد نوآورانه برای ایجاد جوهر زیستی از سفیده تخم‌مرغ، پتانسیل بسیار زیاد مواد الهام‌گرفته از طبیعت را در مهندسی بافت نشان می‌دهد.

وی افزود: ما با استفاده از منابع طبیعی در دسترس و تقویت آنها از طریق اصلاحات شیمیایی هوشمندانه، راه‌های جدیدی را برای پزشکی احیاکننده شخصی باز می‌کنیم. این پیشرفت‌ها در تلاش ما برای ایجاد راه‌حل‌های مؤثرتر و در دسترس‌تر برای نارسایی اندام‌ها، بیماری‌های قلبی-عروقی و درمان‌های سرطان بسیار مهم است.

استفاده از سفیده تخم مرغ فواید متعددی دارد، زیرا موادی است که به راحتی در دسترس و ارزان است. علاوه بر این، سفیده تخم‌مرغ سرشار از مواد مغذی است که می‌تواند از رشد و بقای سلول داخل جوهر زیستی حمایت کند.

جوهر زیستی EWMA می‌تواند با ایجاد امکان تولید مدل‌های بافت واقعی‌تر، سرعت توسعه دارو را افزایش دهد و آزمایش‌های حیوانی را کاهش دهد.

در نهایت، این فناوری می‌تواند به جایگزینی بافت‌های کاربردی برای بیماران نیازمند منجر شود. با این حال ممکن است تحقیق و توسعه آن سال‌ها طول بکشد.

توسعه دهندگان تاکید می‌کنند که تحقیقات آینده احتمالاً راه‌های جدیدی را برای بهبود و استفاده از جوهر زیستی EWMA کشف خواهد کرد.

این یافته‌ها در مجله Advanced Functional Materials منتشر شده است.