پرینتر زیستی سه‌بعدی پرسرعت با دقت بالا بافت‌های انسانی از مغز تا استخوان را ایجاد می‌کند
پژوهشگران یک پرینتر زیستی سه‌بعدی پرسرعت طراحی کرده‌اند که می‌تواند با دقت بالایی بافت‌های انسانی را چاپ کند.
جالب توجه است، این پرینتر زیستی پیشرفته قادر است طیف وسیعی از بافت‌ها را تولید کند، از بافت نرم مغزی گرفته تا مواد سخت‌تری همچون غضروف و استخوان.
این پیشرفت از مهندسان زیست‌پزشکی دانشگاه ملبورن صورت گرفته است.
فناوری پیشرفته چاپ زیستی سه‌بعدی آنها می‌تواند میدان پزشکی بازسازی را دگرگون کند.
استفاده از امواج صوتی
چاپ زیستی سه‌بعدی سنتی یک فرآیند کند و حساس است. سلول‌ها لایه به لایه رسوب داده می‌شوند، اما این روش می‌تواند به سلول‌ها آسیب برساند و پیچیدگی ساختارها را محدود کند.
دیوید کالینز، دانشیار و رئیس آزمایشگاه بایومیکروسیستم کالینز در دانشگاه ملبورن، گفت: «علاوه بر بهبود چشمگیر سرعت چاپ، رویکرد ما به درجه‌ای از موقعیت‌دهی سلول‌ها در داخل بافت‌های چاپ شده کمک می‌کند. موقعیت‌دهی نادرست سلول‌ها یکی از دلایل اصلی شکست اکثر پرینترهای زیستی سه‌بعدی در تولید ساختارهایی که نمایانگر دقیق بافت انسانی هستند، می‌باشد.»
«همان‌طور که یک خودرو به چیدمان دقیق اجزای مکانیکی خود برای عملکرد صحیح نیاز دارد، سلول‌ها نیز باید در بافت‌های ما به درستی سازماندهی شوند. پرینترهای زیستی سه‌بعدی فعلی به استقرار طبیعی سلول‌ها بدون راهنما متکی هستند که محدودیت‌های قابل توجهی را به همراه دارد.» کالینز افزود.
پرینتر جدید از امواج صوتی تولید شده توسط حباب‌های لرزان برای دستکاری و چیدمان سلول‌ها استفاده می‌کند، که امکان ایجاد ساختارهای پیچیده بافتی سه‌بعدی را فراهم می‌کند.
این تکنیک چارچوب ضروری برای تمایز سلول‌ها و تبدیل به بافت‌های پیچیده انسانی را فراهم می‌کند.
پرینتر پرسرعت
بیشتر پرینترهای زیستی سه‌بعدی از رویکرد کند و لایه به لایه استفاده می‌کنند که می‌تواند به سلول‌ها آسیب برساند و ساختارهای حساس را در طول فرآیند چاپ و انتقال آسیب بزند. همچنین، این روش وقت‌گیر است.
پس از چاپ، این ساختارهای حساس باید با دقت به صفحات آزمایشگاه انتقال داده شوند که ممکن است به تمامیت ساختاری آنها لطمه وارد کند.
با این حال، اجرای یک سیستم پیشرفته مبتنی بر اپتیک در این پرینتر زیستی نیاز به رویکرد لایه به لایه را برطرف می‌کند.
این پرینتر از حباب‌های لرزان برای چاپ سه‌بعدی ساختارهای سلولی در چند ثانیه استفاده می‌کند. این باعث می‌شود که «۳۵۰ برابر سریعتر» از روش‌های سنتی دیگر باشد.
تیم تحقیقاتی اعلام کرده که این فناوری به آنها اجازه می‌دهد تا نسخه‌های فوق‌العاده دقیقی از بافت‌های انسانی، تا سطح سلولی ایجاد کنند.
تکنیک جدید چاپ زیستی با کاهش زمان چاپ سه‌بعدی و حذف نیاز به فرآیند انتقال حساس، نرخ بقا سلولی را افزایش می‌دهد.
علاوه بر این، چاپ مستقیم درون صفحات معمولی آزمایشگاه ضمن تامین حفظ تمامیت ساختاری و استریل بودن ساختارهای چاپ شده را تضمین می‌کند.
کالم ویدلر، دانشجوی دکترا و نویسنده اصلی گفت: «زیست‌شناسان پتانسیل عظیم چاپ زیستی را تشخیص می‌دهند، اما تا اکنون این روش به کاربردهایی با بازده بسیار پایین محدود شده بود.»
او افزود: «ما فناوری خود را توسعه داده‌ایم تا این شکاف را برطرف کنیم، از جمله عملکرد بالایی که در سرعت، دقت و ثبات داشته‌ایم. این ایجاد یک پل ضروری بین تحقیقات آزمایشگاهی و کاربردهای بالینی است.»
با تقلید از معماری پیچیده بافت‌های انسانی ، پژوهشگران اکنون می‌توانند مدل‌های دقیقی برای مطالعه بیماری‌ها و توسعه درمان‌های جدید ایجاد کنند.
به عنوان مثال، این فناوری می‌تواند به توسعه تحقیقات سرطان با امکان تکثیر اندامها و بافت‌های خاص، و به این ترتیب افزایش امکان توسعه درمان‌های دارویی جدید کمک کند.
همچنین، این می‌تواند راه را برای پزشکی شخصی‌سازی شده فراهم کند، جایی که درمان بر اساس ترکیب ژنتیکی یک فرد تهیه می‌شود.
