یک روش جدید چاپ سه‌بعدی برای رفع کمبود عضو پیوندی ایجاد شد

کد مطلب: 95580  |  تاريخ: چهارشنبه ۱۸ فروردین ۱۴۰۰  |  ساعت: ۱۹:۱۰


توسط دانش آموخته دانشگاه صنعتی اصفهان؛

یک روش جدید چاپ سه‌بعدی برای رفع کمبود عضو پیوندی ایجاد شد

به دلیل کمبود اندام جهانی و اهداکنندگان محدود عضو، هزاران بیمار در صورت صدمات شدید، بیماری یا شرایط ژنتیکی بدنبال اندام و بافت باقی مانده‌اند، اما اکنون سامان نقیه‌ محقق ایرانی با چاپ زیستی جدید سه بعدی، ساختار متخلخل از لایه آلژینات ایجاد کرده است که چنین ساختاری منافذ متصل به هم دارد و یک محیط سلول دوستانه فراهم می‌کند.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری از اصفهان به نقل از مدیکال اکسپرس، به دلیل کمبود اندام جهانی و اهداکنندگان محدود عضو، هزاران بیمار در صورت صدمات شدید، بیماری یا شرایط ژنتیکی بدنبال اندام و بافت باقی مانده‌اند. بسیاری از این بیماران قبل از انجام پیوند می‌میرند، اما اکنون سامان نقیه‌ محقق ایرانی و دانش آموخته دانشگاه صنعتی اصفهان، با چاپ زیستی جدید سه بعدی، ساختار متخلخل از لایه آلژینات ایجاد کرده است که چنین ساختاری منافذ متصل به هم دارد و یک محیط سلول دوستانه فراهم می‌کند. سلول‌ها می‌توانند به راحتی با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و بازسازی را شروع کنند.

 

مهندسی بافت یک رشته نوظهور است که در زمینه تولید بافت مصنوعی و جایگزین‌های عضو به عنوان راه حل‌های دائمی برای جایگزینی یا ترمیم آسیب کار می‌کند.

به عنوان محققان مهندسی پزشکی، ما در حال ساخت ساختارهای ارگان‌های موقت سه‌بعدی هستیم که داربست نامیده می‌شود، که ممکن است به بازسازی بافت‌های آسیب دیده کمک کند و به طور بالقوه منجر به ایجاد اندام‌های مصنوعی شود. این بافت‌ها همچنین می‌توانند در کاربردهای مختلف مهندسی بافت از جمله ترمیم عصب در ساختارهای ساخته شده از مواد زیستی استفاده شوند.

 

بافت چاپی

تقریباً  22.6میلیون بیمار سالانه به مداخلات جراحی مغز و اعصاب در سراسر جهان برای درمان آسیب به سیستم عصبی محیطی نیاز دارند. این آسیب در درجه اول به دلیل حوادث ناگوار مانند تصادفات وسایل نقلیه موتوری، خشونت، آسیب‌دیدگی در محل کار یا زایمان‌های سخت ایجاد می‌شود. پیش‌بینی می‌شود که هزینه ترمیم و بازسازی اعصاب جهانی تا سال 2025 به بیش از 400 میلیون دلار برسد.

تکنیک‌های جراحی فعلی به جراحان امکان می‌دهد انتهای عصب را دوباره تنظیم کرده و رشد عصب را تحریک کنند. با این حال، میزان بهبودی در سیستم عصبی آسیب‌دیده تضمین نشده است و بازگشت عملکرد تقریباً هرگز کامل نیست.

 

مطالعات حیوانات روی موش‌ها نشان داده است اگر صدمه‌ای بیش از دو سانتی‌متر از اعصاب را از بین ببرد، شکاف نمی‌تواند به درستی پر شود و ممکن است منجر به از دست دادن عملکرد یا احساس عضله شود. در این شرایط، استفاده از داربست برای پر کردن دو طرف عصب آسیب دیده مهم است، به ویژه در صورت آسیب‌دیدگی عصب بزرگ.

چاپ زیستی سه بعدی، ساختارهای سه بعدی را لایه به لایه چاپ می‌کند، مشابه چاپگرهای سه بعدی. با استفاده از این تکنیک، تیم تحقیقاتی ما ساختاری متخلخل ساخته شده از سلول‌های عصبی بیمار و یک ماده بیولوژیکی برای پل زدن عصب آسیب‌دیده ایجاد کردند. ما از آلژینات - مشتق شده از جلبک‌ها - استفاده کردیم زیرا بدن انسان آن را رد نمی‌کند.

اگرچه این روش هنوز در افراد آزمایش نشده است، پس از اصلاح، این توانایی برای کمک به بیماران منتظر بافت و اندام وجود دارد.

 

چالش‌های مادی

آلژینات ماده‌ای چالش‌برانگیز برای کار است زیرا در هنگام چاپ سه‌بعدی به راحتی فرو می‌ریزد. تحقیقات ما بر توسعه تکنیک‌های جدید برای بهبود قابلیت چاپ آن متمرکز است.

برای ترمیم عصب، آلژینات از ویژگی‌های مطلوبی برای رشد و عملکرد سلول‌های زنده برخوردار است، اما قابلیت چاپ سه بعدی ضعیف، تولید آن را بطور قابل توجهی محدود می‌کند. این بدان معنی است که آلژینات در طی فرآیند چاپ به راحتی جریان می‌یابد و منجر به ساختاری از هم پاشیده می‌شود. ما یک روش ساخت ساختیم که در آن سلول‌ها در یک ساختار آلژینات متخلخل وجود دارند که با چاپگر سه بعدی ایجاد می‌شوند.

یک گوش مصنوعی ساخته شده توسط چاپگر سه بعدی: از تصویربرداری پزشکی گرفته تا ایجاد داربست سفارشی ساخته شده از مواد بیولوژیکی و سلول ها. (سامان نقیه)

 

تحقیقات قبلی از تکنیک‌های قالب‌سازی برای ایجاد یک آلژینات فله‌ای بدون ساختار متخلخل برای بهبود بازسازی عصب استفاده می‌کرد. سلول‌ها چنین محیط جامدی را دوست ندارند. با این حال، چاپ سه بعدی یک ساختار آلژینات متخلخل چالش‌برانگیز است و اغلب غیرممکن است.

تحقیقات ما با چاپ ساختار متخلخل ساخته شده از لایه آلژینات لایه به لایه و نه یک گیاه الیژینات فله ای، این مسئله را برطرف می‌کند. چنین ساختاری منافذ متصل به هم دارد و یک محیط سلول دوستانه فراهم می‌کند. سلول‌ها می‌توانند به راحتی با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و بازسازی را شروع کنند در حالی که آلژینات چاپ شده سه‌بعدی به طور موقت پشتیبانی از آنها را فراهم می‌کند.

محققان در حال پیاده‌سازی ساختارهای چاپ سه بعدی برای بیمارانی هستند که از آسیب‌های عصبی و همچنین آسیب های دیگر رنج می‌برند.

بعد از کاشت ساختار آلژینات ساخته شده در بیمار ،سوالات اصلی این است که آیا از پایداری مکانیکی کافی برای تحمل نیروهای وارد شده توسط بافت‌های بدن برخوردار است؟ ما یک مدل عددی جدید برای پیش‌بینی رفتار مکانیکی ساختارهای آلژینات توسعه داده‌ایم.

مطالعات ما به درک پاسخ سلول کمک می‌کند، که عامل اصلی برای ارزیابی موفقیت ساختارهای آلژینات است.

لازم به ذکر است جستجوی اینترنتی حاکی از این بود که سامان نقیه از دانش‌ آموختگان دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان است، که در حال حاضرسامان نقیه در دانشگاه ساسکاچوان است.

انتهای پیام/

 معصومه صادقی

https://medicalxpress.com/news/2021-04-3d-printed-transplant-shortage.html


http://stnews.ir/content/news/95580/یک روش جدید چاپ سه‌بعدی برای رفع کمبود عضو پیوندی ایجاد شد

چاپ خبر