علمی، پژوهشی و فناوری

امکان چاپ سه بعدی انواع بافت‌های بدن فراهم شد

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : پژوهشگران مهندسی پزشکی دانشگاه ملبورن می‌گویند این چاپگر زیستی پیشرفته قادر به ساخت مجموعه گسترده‌ای از بافت‌ها از جمله بافت نرم مغز و مواد سخت‌تر مانند غضروف و استخوان است و می‌تواند حوزه پزشکی احیا کننده را متحول سازد.

استفاده از امواج صوتی 

چاپ زیستی سه بعدی سنتی فرآیندی کُند و ظریفی است که در آن سلول‌ها لایه به لایه روی هم قرار می‌گیرند، اما این روش می‌تواند به سلول‌ها آسیب برساند و پیچیدگی ساختار‌ها را محدود کند.

«دیوید کالینز» «David Collins» دانشیار و رییس آزمایشگاه بیومیکروسیستم‌های کالینز در دانشگاه ملبورن می‌گوید: «راهبرد ما علاوه بر بهبود چشمگیر سرعت چاپ، درجه‌ای از موقعیت سلولی را در بافت‌های چاپ شده امکان پذیر می‌کند. جایگیری نادرست سلولی، دلیل مهمی است که موجب می‌شود بیشتر چاپگر‌های زیستی سه بعدی نتوانند ساختار‌هایی که به طور دقیق بافت انسانی را نشان می‌دهند، تولید کنند.»

وی ادامه داد: «همانطور که یک خودرو برای عملکرد مناسب نیاز دارد که اجزای مکانیکی اش دقیقا چیده شوند، سلول‌های بافتی ما نیز باید به درستی سازماندهی شوند. چاپگر‌های زیستی سه بعدی کنونی به سلول‌هایی که به طور طبیعی بدون راهنمایی در یک راستا قرار می‌گیرند، وابسته هستند که این امر محدودیت چشمگیری ایجاد می‌کند.»

چاپگر زیستی جدید از امواج صوتی تولید شده توسط حباب‌های لرزان برای دستکاری و مرتب کردن سلول ها، استفاده و امکان ایجاد ساختار‌های بافت سه بعدی پیچیده را فراهم می‌کند. این روش چارچوب ضروری سلول‌ها را برای تمایز و بلوغ به بافت‌های پیچیده انسانی فراهم می‌کند.

چاپگر‌های پرسرعت 

بیشتر چاپگر‌های زیستی سه بعدی از رویکرد آهسته و لایه به لایه استفاده می‌کنند که می‌تواند به سلول‌ها و همچنین به ساختار‌های ظریف در طول فرآیند چاپ و انتقال آسیب وارد کند؛ و این در حالی است که که این روش زمان بر نیز هست. 

پس از چاپ، باید این ساختار‌های شکننده با دقت به صفحات آزمایشگاهی منتقل شوند، که ممکن است یکپارچگی ساختاری آنها را به خطر بیندازد.

با این حال، پیاده سازی یک سیستم نوری پیشرفته در این چاپگر زیستی، دیگر نیازی به رویکرد لایه به لایه ندارد. این سیستم از حباب‌های لرزان برای چاپ سه بعدی ساختار‌های سلولی در عرض چند ثانیه استفاده می‌کند؛ سرعتی که «۳۵۰ برابر سریعتر» از سایر روش‌های سنتی است.

این مهندسان می‌گویند این فناوری به آنها کمک می‌کند نمونه‌های بسیار دقیقی از سطح سلولی تا بافت‌های انسانی ایجاد کنند. این روش جدید چاپ زیستی با کاهش زمان چاپ سه بعدی و از بین بردن نیاز به فرآیند انتقال ظریف، میزان بقای سلول را افزایش می‌دهد. 

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

«کالوم ویدلر» «Callum Vidler» دانشجوی دکترا و یکی از مجریان این طرح اظهار داشت: «زیست شناسان قابلیت‌های گسترده چاپ زیستی را شناسایی کرده اند، اما این فناوری تاکنون به برنامه‌هایی با خروجی بسیار کم محدود شده است.»

وی افزود: «ما فناوری خود را برای رفع این شکاف توسعه داده و به پیشرفت‌های چشمگیری در سرعت، دقت و ثبات دست یافته ایم. این فناوری پل مهمی بین تحقیقات آزمایشگاهی و کاربرد‌های بالینی ایجاد می‌کند.» 

پژوهشگران اکنون می‌توانند با تقلید از معماری پیچیده بافت‌های انسانی، مدل‌های دقیقی برای مطالعه بیماری‌ها و توسعه درمان‌های جدید ایجاد کنند. مثلا، این فناوری می‌تواند تحقیقات سرطان را با تکثیر اندام‌ها و بافت‌های خاص تسهیل کرده و در نتیجه پتانسیل توسعه درمان‌های دارویی جدید را افزایش دهد.

همچنین می‌تواند راه را برای پزشکی شخصی سازی شده که درمان بر اساس ساختار ژنتیکی فرد تنظیم می‌شوند، هموار کند.