چاپ ۳ بُعدی سریع بافت‌های انسانی از مغز تا استخوان، ممکن شد

این چاپگر زیستی پیشرفته قادر به ساخت مجموعه‌ای از بافت‌ها از جمله بافت نرم مغز و مواد سخت‌تر مانند غضروف و استخوان است.

این پیشرفت توسط مهندسان زیست پزشکی از دانشگاه ملبورن حاصل شده است. فناوری چاپ زیستی سه بعدی پیشرفته محققان قرار است حوزه پزشکی احیا کننده را متحول کند.

استفاده از امواج صوتی

چاپ زیستی سه بعدی سنتی فرآیندی آهسته و ظریف است. لایه به لایه سلول‌ها روی هم رسوب داده می‌شوند، اما این روش می‌تواند به سلول‌ها آسیب برساند و پیچیدگی ساختارها را محدود کند.

رویکرد جدید محققان، علاوه بر بهبود چشمگیر سرعت چاپ، درجه‌ای از موقعیت سلولی را در بافت‌های چاپ شده امکان‌پذیر می‌کند. دیوید کالینز(David Collins)، دانشیار و رئیس آزمایشگاه زیست‌میکروسیستم‌های کالینز در دانشگاه ملبورن، می‌گوید: موقعیت نادرست سلول یکی از عوامل بزرگی است که باعث می‌شود بیشتر پرینترهای زیستی سه‌بعدی قادر به تولید ساختارهایی که به طور دقیق بافت انسانی را شبیه‌سازی می‌کند، نباشند.

همانطور که یک ماشین برای عملکرد مناسب نیاز دارد که اجزای مکانیکی آن به طور دقیق چیده شوند، سلول‌های بافت ما نیز باید به درستی سازماندهی شوند. کالینز افزود: پرینترهای زیستی سه بعدی کنونی قادر به ایجاد سلول‌هایی هستند که به طور طبیعی بدون کمک در یک راستا قرار می‌گیرند.

چاپگر زیستی جدید از امواج صوتی تولید شده توسط حباب‌های ارتعاشی برای دستکاری و مرتب کردن سلول‌ها استفاده می‌کند و امکان ایجاد ساختارهای بافت سه بعدی پیچیده را فراهم می‌کند.

این روش چارچوب ضروری برای ایجاد سلول‌ها را برای تمایز یافتن و بلوغ آنها و تبدیل شدن به بافت‌های پیچیده انسانی فراهم می‌کند.

چاپگر پرسرعت

بیشتر پرینترهای زیستی سه بعدی از رویکرد آهسته و لایه به لایه استفاده می‌کنند که می‌تواند به سلول‌ها آسیب برساند و به ساختارهای ظریف در طول فرآیند چاپ و انتقال آسیب برساند. علاوه بر این، این روش زمان‌بر است.

پس از چاپ، این ساختارهای شکننده باید با دقت به صفحات آزمایشگاهی منتقل شوند، که ممکن است یکپارچگی ساختاری آنها را به خطر بیندازد. با این حال، پیاده سازی یک سیستم مبتنی بر نور پیشرفته در این چاپگر زیستی، نیاز به پیش گرفتن رویکرد لایه به لایه را برطرف می‌کند.

از حباب‌های ارتعاشی برای چاپ سه بعدی ساختارهای سلولی در عرض چند ثانیه استفاده می‌شود. این باعث می‌شود که سرعت چاپگر «۳۵۰ برابر سریع‌تر» از سایر روش‌های سنتی باشد.

این گروه بیان می‌کند که این فناوری به آن‌ها اجازه می‌دهد تا نمونه‌های بسیار دقیقی از بافت‌های انسانی، تا سطح سلولی ایجاد کنند. روش جدید پرینت زیستی با کاهش زمان پرینت سه بعدی و از بین بردن نیاز به فرآیند انتقال، میزان بقای سلول را افزایش می‌دهد.

علاوه بر این، چاپ مستقیم بر روی صفحات آزمایشگاهی استاندارد حفظ یکپارچگی ساختاری و استریل ماندن ساختارهای چاپی را تضمین می‌کند.

کالوم ویدلر(Callum Vidler)، دانشجوی دکترا و نویسنده اصلی، می‌گوید: زیست‌شناسان پتانسیل عظیم چاپ زیستی را تشخیص می‌دهند، اما تاکنون، آن را به برنامه‌هایی با خروجی بسیار کم محدود کرده‌اند.

وی افزود: ما فناوری خود را برای رفع این شکاف توسعه داده‌ایم و پیشرفت‌های قابل توجهی در سرعت، دقت و ثبات ارائه می‌کنیم. این یک پل مهم بین تحقیقات آزمایشگاهی و کاربردهای بالینی ایجاد می‌کند.

با شبیه‌سازی ساختار پیچیده بافت‌های انسانی، محققان اکنون می‌توانند مدل‌های دقیقی برای مطالعه بیماری‌ها و توسعه درمان‌های جدید ایجاد کنند.

این فناوری می‌تواند تحقیقات سرطان را با فعال کردن تکثیر اندام‌ها و بافت‌های خاص تسهیل کند و در نتیجه پتانسیل توسعه درمان‌های دارویی جدید را افزایش دهد.