ابداع میکروبافت با فناوری پرینتر سه‌بعدی برای شکل دادن به بافت های زنده

تیمی از دانشمندان که پوریا فتاحی دانشجوی دکترای مهندسی زیستی در بین آنها حضور دارد، معتقدند با استفاده از پرینتر سه بعدی قادر به ساخت چهارچوبی برای بافت‌های زنده هستند.

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ساینس‌دیلی، گروهی از مهندسان باور دارند همان‌گونه که اسکلت خانه و شاسی خودرو شکل ساختاری آنها را تشکیل می‌دهد، با استفاده از پرینتر سه‌بعدی راهی برای خلق چهارچوب ساختاری برای بافت زنده وجود دارد.

جاستین براون”، دانشیار مهندسی پزشکی گفت: ما تلاش می‌کنیم هیدروژل‌هایی حاوی سلول‌های بنیادی بسازیم که همانند میلگردهایی که در سیمان محکم شده‌اند، با فیبرهایی محکم می‌شوند. اگر بتوانیم برخی ساختارها را به ژل منتقل کنیم، می‌توانیم سلول‌های زنده را در الگوهای تعریف شده پرورش دهیم و درنهایت فیبرها حل می‌شوند و از بین می‌روند.

پژوهشگران در شماره اخیر مجله(Advanced Healthcare Materials) گزارش دادند که هدف آنها، خلق یک روش جدید، کم‌هزینه و کارآمد برای ساختن الگوهای فیبر پلیمری سه بعدی با وضوح بالا و قابلیت تکرارپذیری روی مواد نارسانا برای مهندسی بافت با پرینترهای سه‌بعدی در دسترس است. روش مورد استفاده آنها، ترکیبی از پرینت سه بعدی و الکتروریسی(روشی که از شارژ الکتریکی برای چرخاندن رشته‌های نانومتر از یک ذوب پلیمری یا محلول استفاده می‌کند) است.

اخیرا، تقریبا همه بافت‌های پیوند ترکیبی، از قلب و کلیه‌ها به تاندون‌ها از اهداکنندگان زنده یا مرده گرفته می‌شوند. این پژوهشگران به دنبال راهی برای پرورش بافت‌های جایگزین با استفاده از روش‌های ارزان قیمت هستند. برای مثال، ترکیب پرینتر سه‌بعدی و الکتروریسی برای ابداع چهارچوبی برای مهندسی بافت ممکن است پژوهشگران را به ابداع عضلات و تاندون‌های ترکیبی یا تاندون‌ها و غضروف قادر سازد.

پرینتر سه‌بعدی

پوریا فتاحی” (Pouria Fattahi)، دانشجوی سابق مهندسی شیمی دانشگاه شریف و دانشجوی دکترای مهندسی زیستی دانشگاه پنسیلوانیا گفت: ایده کلی این است که اگر ما بتوانیم الکتروریسی چندگانه را با ژل کلاژن و زیست‌چاپ انجام دهیم، می‌توانیم رابط‌های بافتی بزرگ و پیچیده‌ای مثل استخوان با غضروف بسازیم.

با استراتژی‌های کنونی، بافت‌های متفاوتی به صورت جداگانه ابداع شده و سپس، آنها با استفاده از نوعی چسب یا متصل‌کننده ترکیب می‌شوند. درهرحال، در بدن، بافت‌هایی مانند غضروف و استخوان یا تاندون‌ها و عضلات، با هم رشد یکپارچه‌ای دارند.

دستگاه ابداعی این پژوهشگران از الکتروریسی برای جایگزین کردن نازل اکسترودر(یک روش حجمی) به جای پرینتر سه‌بعدی استفاده می‌کند. این پرینتر می‌تواند الگوی دقیقی از فیبرها را در سه بعد قرار دهد تا یک چهارچوب را در یک هیدروژل شکل دهد که در آن امکان رشد سلول‌ها وجود داشته باشد. هنگامی که این بافت‌ها به قدر کافی رشد کنند، چهارچوب حل می‌شود و تنها یک بافت ساختاری که  برای استفاده مناسب است، باقی می‌گذارد.

اگر دو بافت متفاوت – عضله و تاندون- مورد نیاز باشند، پرینتر سه بعدی قادر به تغییر الگوی رشته‌ها با روشی است که در آن انتقال، به صورت یکپارچه با سلول‌های مناسب انجام گیرد و منجر به شکل‌گیری طبیعی و جایگزینی بافت دو قسمتی شود.

در حال حاضر پژوهشگران روی بافت‌هایی کار می‌کنند که اندازه آنها کمتر از مکعب‌های یک اینچی است اما حتی شاید همان اندازه هم کاربرد داشته باشد.

پژوهشگران با استفاده از الکتروریسی میدان نزدیک، در ابتدا به صورت انحصاری، رشته‌های نازکی در اندازه‌های میکرومتر و نانومتر ابداع کردند. سپس، نشان دادند که می‌توانند سلول‌های را روی این فیبرها و سرانجام، فیبرهای الگو داده شده را در ژل کلاژن حاوی سلول‌ها پرورش دهند.