یک دانشمند ایرانی همراه گروهی از محققان پرینتر سه بعدی زیستی برای چاپ بافت های مصنوعی ابداع کرده است.
به گزارش خبرگزاری دانا به نقل از نیواطلس، گروهی از محققان دانشگاهی به رهبری علی خادم حسینی دانشمند ایرانی روش جدیدی برای چاپ بافت های طبیعی پیچیده از چند ماده ابداع کرده اند. آنها با استفاده از یک پرینتر سه بعدی این بافت را چاپ کرده اند.
پیوند اعضا و درمان های بافتی پیشرفته با موانعی روبرو هستند. فقط تعداد محدودی اهداکننده یا منبع مواد طبیعی وجود دارد و حتی اعضا و بافت هایی در بهترین حالت با دریافت کننده همخوان نمی شوند و ممکن است برای مقصود مناسب نباشند.
مهندسان زیستی به طور ایده آل بیشتر تمایل دارند اعضا و بافت ها را در آزمایشگاه پرورش دهند. این امر نه تنها ذخیره ای بی انتها از مواد سالم و استریل فراهم می کند بلکه به پزشکان و جراحان اجازه می دهد مواد زیستی برای مصارف خاص در اختیار داشته باشند.
اما مشکل آنجاست که بافت های زنده بسیار پیچیده هستند و انواع مختلفی از سلول، رگ های خونی، اعصاب و ساختارهای مکانیکی دارند. روش جایگزین برای این کار ساختن قالبی از مواد زیستی مانند پلی هیدروژل(اتیلن گلیکول) دیاکریلت(PEGDA) و ژلاتین متاکریلویل(GelMA) است. چنین قالبی که در حقیقت ساختار بافت زنده را تقلید می کند، مانند غضروف در بدن یک نوزاد عمل می کند. هنگامیکه نوزاد به دنیا می آید، بخش اعظم بدن او از غضروف است که رشد می کند و بالغ می شود. در بافت مصنوعی سلول های بنیادین در قالب رشد می کنند و جایگزین آن می شوند.
یکی از روش ها برای ساخت چنین قالبی stereolithography نامیده می شود. این فرایندی است که با کمک نور انجام می شود و در آن هیدروژل با سلول های بنیادین قرار داده شده در یک پرینتر سه بعدی ترکیب می شود و همزمان اشعه نور سبب می شود پیوندی مولکولی ایجاد و ژل سخت شود.
خادم حسینی نیز با تکیه براین روش چاپگری ساخته که دارای یک تراشه microfluidic (میکروسیال) به اندازه و شکل یک میکروتراشه است.این چاپگرزیستی دارای ورودی‌های چندگانه است، بنابراین می‌تواند با بیش از یک ماده حاوی سلول در یک زمان چاپ کند.
همچنین دارای یک آینه میکروسکوپی دیجیتالی ساخته شده از مجموعه‌ای از یک میلیون آینه است که مستقل از یکدیگر حرکت می‌کنند.
در این آینه‌های خودکار یک الگو برای هر لایه که در حال چاپ است و در حالی که نور، ژل را شکل می‌دهد، ایجاد شده است. در حال حاضر، چاپگر از چهار "جوهر زیستی" استفاده می‌کند، اما این تعداد را می‌توان گسترش داد.
تاکنون، این چاپگر برای ایجاد اشکال ساده، شبیه‌سازی ۳ بعدی بافت عضلانی و بافت‌های هم‌بندی عضله با اسکلت و همچنین تومورهای جعلی همراه با عروق خونی استفاده شده است. علاوه بر این، بافت‌های تولید شده در بدن موش‌ها کار گذاشته شده و بدن موش آنها را پس نزده است.
خادم‌حسینی می‌گوید: بافت‌ها ساختارهای پیچیده‌ای هستند، بنابراین برای ساخت نسخه‌های مصنوعی از آنها که به درستی عمل کنند، ما باید پیچیدگی‌های آنها را دوباره ترسیم کنیم
پیوند اعضا و درمان های بافتی پیشرفته با موانعی روبرو هستند. فقط تعداد محدودی اهداکننده یا منبع مواد طبیعی وجود دارد و حتی اعضا و بافت هایی در بهترین حالت با دریافت کننده همخوان نمی شوند و ممکن است برای مقصود مناسب نباشند.
مهندسان زیستی به طور ایده آل بیشتر تمایل دارند اعضا و بافت ها را در آزمایشگاه پرورش دهند. این امر نه تنها ذخیره ای بی انتها از مواد سالم و استریل فراهم می کند بلکه به پزشکان و جراحان اجازه می دهد مواد زیستی برای مصارف خاص در اختیار داشته باشند.
اما مشکل آنجاست که بافت های زنده بسیار پیچیده هستند و انواع مختلفی از سلول، رگ های خونی، اعصاب و ساختارهای مکانیکی دارند. روش جایگزین برای این کار ساختن قالبی از مواد زیستی مانند پلی هیدروژل(اتیلن گلیکول) دیاکریلت(PEGDA) و ژلاتین متاکریلویل(GelMA) است. چنین قالبی که در حقیقت ساختار بافت زنده را تقلید می کند، مانند غضروف در بدن یک نوزاد عمل می کند. هنگامیکه نوزاد به دنیا می آید، بخش اعظم بدن او از غضروف است که رشد می کند و بالغ می شود. در بافت مصنوعی سلول های بنیادین در قالب رشد می کنند و جایگزین آن می شوند.
یکی از روش ها برای ساخت چنین قالبی stereolithography نامیده می شود. این فرایندی است که با کمک نور انجام می شود و در آن هیدروژل با سلول های بنیادین قرار داده شده در یک پرینتر سه بعدی ترکیب می شود و همزمان اشعه نور سبب می شود پیوندی مولکولی ایجاد و ژل سخت شود.
خادم حسینی نیز با تکیه براین روش چاپگری ساخته که دارای یک تراشه microfluidic (میکروسیال) به اندازه و شکل یک میکروتراشه است.این چاپگرزیستی دارای ورودی‌های چندگانه است، بنابراین می‌تواند با بیش از یک ماده حاوی سلول در یک زمان چاپ کند.
همچنین دارای یک آینه میکروسکوپی دیجیتالی ساخته شده از مجموعه‌ای از یک میلیون آینه است که مستقل از یکدیگر حرکت می‌کنند.
در این آینه‌های خودکار یک الگو برای هر لایه که در حال چاپ است و در حالی که نور، ژل را شکل می‌دهد، ایجاد شده است. در حال حاضر، چاپگر از چهار "جوهر زیستی" استفاده می‌کند، اما این تعداد را می‌توان گسترش داد.
تاکنون، این چاپگر برای ایجاد اشکال ساده، شبیه‌سازی ۳ بعدی بافت عضلانی و بافت‌های هم‌بندی عضله با اسکلت و همچنین تومورهای جعلی همراه با عروق خونی استفاده شده است. علاوه بر این، بافت‌های تولید شده در بدن موش‌ها کار گذاشته شده و بدن موش آنها را پس نزده است.
خادم‌حسینی می‌گوید: بافت‌ها ساختارهای پیچیده‌ای هستند، بنابراین برای ساخت نسخه‌های مصنوعی از آنها که به درستی عمل کنند، ما باید پیچیدگی‌های آنها را دوباره ترسیم کنیم
