تولید عضلات و بافت های قابل جایگزین بدن انسان توسط چاپگر سه بعدی

به گزارش کلیک، کار این گروه امروز در مجله علمی بیوتکنولوژی طبیعت به چاپ رسید.
طبق این مقاله، پرینتر تولید شده همانند بسیاری از چاپگر های 3 بعدی دیگر عمل می‌کند و از یک دهانک که توسط کامپیوتر کنترل می‌شود، برای خروج لایه‌های مواد با الگویی بسیار دقیق بهره می‌ برد. در انتها این لایه‌ ها سخت شده تا آنچه که مد نظر بوده است را تولید کند. اما بر خلاف بیشتر چاپگرها که از پلاستیک یا فلز مذاب استفاده می‌کنند، این چاپگر از موادی با نام هیدروژل استفاده می‌ کند؛ محلولی بر پایه آب که دارای سلول‌ های انسانی است. این چاپگر دارای چند دهانک است که از تعدادی از آنها هیدروژل خارج شده و دهانک‌ های دیگر مواد زیست‌ تجزیه‌ پذیر را خارج می‌ کنند که باعث ایجاد ساختار و مقاومت در اندام‌ های چاپ شده می‌ شود.

پس از آن که مواد آماده شد و تولید بافت در ماشین به اتمام رسید، می‌ تواند در بدن انسان کاشته شود. محققان از گوش انسان، استخوان فک و عضلات اسکن سه بعدی تهیه کردند تا بتوانند الگوهای دیجیتالی برای این چاپگر تهیه کنند. سپس تکه‌ای غضروفی به شکل گوش، یک عضله و یک تکه استخوان فک چاپ کرده و در بدن موش‌ها جاگذاری کردند. ساختار این چاپگر به‌گونه‌ ای است که به بافت‌ های چاپ شده اجازه می‌ دهد با رگ‌ های خونی انطباق پیدا کنند. این موضوع یکی از موانع موجود بر سر راه چاپگر‌های سه بعدی پیشین که تلاش کردند بافت‌ های زنده تولید کنند بود. به گفته این مقاله، بافت‌ های تولید شده توسط این چاپگر هیچ‌گونه نشانه‌ای از نکروز یا بافت مرده نداشتند.
محقق ارشد آنتونی آتالا کوارتز گفت: توسعه آینده این چاپگر ارگان و بافت یکپارچه، به سمت تولید بافت‌ هایی برای استفاده انسانی و همچنین بافت‌ های پیچیده‌تر و ارگان‌ های توپر بدن پیش می‌ رود. در زمان چاپ بافت‌ها و ارگان‌ های انسانی باید اطمینان حاصل کنیم که بقای سلول و عملکرد، آخرین آزمایش است. این تحقیق نشان می‌ دهد چاپ عضله، استخوان و غضروف برای بیماران شدنی است. ما از همین استراتژی برای چاپ ارگان‌ های تو پر بدن بهره خواهیم برد.

آن چه مهم است این است که محققان ویک فارست تنها افرادی نیستند که به چاپ زیستی این چنینی دست‌ یافته‌ اند. تاد گلدشتاین یک محقق در موسسه فاینستاین برای تحقیقات پزشکی در نورث‌وِل به کوارتز گفت: این کار کاملا نوآرانه نیست. گلدشتاین هم اکنون در حال کار روی چاپ سه بعدی سلول انسان برای کاشت نای است. اما او اظهار داشت: نوآوری واقعی این پژوهش در این موضوع است که تمامی فرآیندها را در یک ماشین جمع‌ آوری کرده است. او تفکر در این مورد را این گونه بیان می‌ کند: اگر یک نانوای بسیار خوب دیدید که یک کیک 7 لایه بسیار عالی می‌ پزد، مواد جدید به کار نمی‌برد، بلکه نحوه مخلوط کردن و کنار هم قرار دادن مواد تشکیل دهنده است که کیک را خوشمزه می‌کند.

شرکت BioBots واقع در فیلادلفیا یک چاپگر سه بعدی 10 هزار دلاری در ماه سپتامبر عرضه کرد که بافت انسانی تولید می‌ کند. دنی کابررا مدیر عامل این شرکت به کوارتز گفت Atala در هیئت علمی مشاوره است.
در حالی که مشخص شده است که چاپگر سه بعدی برای برخی از بیماران مناسب نیست، اما در زمینه‌ های دیگر می تواند مفید واقع شود. نخستین داروی سه بعدی چاپ شده توسط سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) آگوست سال گذشته تایید شد و همچنین پزشکان اسپانیایی با موفقیت یک قفسه سینه تیتانیوم سه بعدی چاپ شده را در ماه سپتامبر در بدن یک بیمار نصب کردند. حالا باید ببینیم که آیا ارگان‌ های چاپ شده توسط چاپگر ویک فارست یا هر جای دیگر به زودی روی بدن انسان و بطور واقعی آزمایش می‌ شود یا خیر؟ محققان در این مقاله اظهار داشتند فناوری آن ها پیش از این که روی آنسان آزمایش شود، نیاز به پیشرفت‌ های بیشتر دارد. قبلا FDA آمریکا به کوارتز گفت استفاده انسانی از ارگان‌ های درونی چاپ شده با این چاپگر های سه بعدی تا کنون تایید نشده است، اما این موضوع مورد علاقه دانشمندان است.

نتیجه‌ گیری منطقی از پژوهش چاپ زیستی این است که اگر امن و قابل اطمینان باشد، به صورت چشمگیر می‌ تواند زمان انتظار برای پیوند را کاهش دهد یا حتی شاید بتوان آنها را ارگان های سالم بدن جایگزین کرد تا بدن از ارگان‌ های سالم‌تر از قبل برخوردار شود. این همان چیزی است که مارتین روتبلات سرمایه‌گذار SiriusXM در حال تلاش برای حل آن است. آینده‌نگر گوگل رِی کورزول به واشنگتن پست گفت تا جایی که من میدانم روتبلات سابقه طولان در جامه عمل پوشاندن به دیدگاه‌ هایش دارد. اما الان و در آینده نزدیک ده‌ها هزار نفری که در انتظار عمل پیوند هستند باید امیدوار باشند که نفر بعدی هستند.