دانشمندان توانستهاند به تکنولوژی چاپ سه بعدی بافتهای بیولوژیکی دست پیدا کنند. چاپگر سه بعدی معرفی شده توسط آنها میتواند آغازی برای درمان بیماریهایی باشد که نیاز به بافت جایگزین دارند.
محققان دانشگاه UCLA چاپگر سه بعدی را طراحی و توسعه دادهاند که قادر است بافتهای درمانی را از چندین جوهر بیولوژیکی مختلف تولید کند. این چاپگر سه بعدی میتواند یک گام بزرگ در جهت رسیدن به چاپ بافتهای بیولوژیکی به جای انجام عملهای جراحی و پیوند بافت باشد.علی خادم حسینی، سخنگو، رهبر تیم تحقیقاتی و همچنین استاد راهنمای دانشکده مهندسی لوئی جیمز نایت جونیور، دانشگاه UCLA در مورد بافتهای بیولوژیکی گفت:
بافتها، سازههای پیچیدهای هستند که به راحتی نمیتوانستیم آنها را بسازیم، ما برای دستیابی به پیچیدگی ساختاری آنها، باید پیچیدگیها را با روش مهندسی معکوس از نو میساختیم. راهکار و اختراع جدید ما، راهی نو برای ساختن ساختارهای زیست سازگار با استفاده از مواد مختلف است.
نتیجه این تحقیقات در مجله Advanced Materials چاپ شده است.
این تکنولوژی بر اساس، فرایندی مبتنی بر نور با عنوان استریو لیتوگرافی پایهگذاری شده و همچنین از چاپگر سه بعدی که توسط دکتر خادم حسینی طراحی شده است استفاده میکند. چاپگر سه بعدی طراحی شده شامل دو قسمت کلیدی میشود، قسمت اول یک تراشه یا چیپست ریز سیال شناس بهاندازه چیپستهای کامپیوتری است. این چیپست دارای ورودیهای مختلفی برای استفاده از مواد مختلف برای چاپ سه بعدی خواهد بود. قسمت دوم یک میکرو آیینه را در بر دارد که از تعدادی زیادی آینه کوچک تشکیل شده است. این میکرو آینهها در میکروسکوپها میتوانند بهصورت مستقل تغییر جهت دهند و باعث وضوح تصویر و دقت در چاپ سه بعدی شوند.
محققان در این پروژه از انواع مختلف هیدروژلها استفاده کردند، هیدروژلها موادی هستند که پس از خروج از نازل چاپگر، داربست لازم برای رشد بافت را به روی شکل دلخواه امکانپذیر میکنند و به زبان ساده، بستر لازم برای رشد بافت را ایجاد خواهند کرد. میکرو آینهها نور را بهصورت مستقیم روی محلی که چاپگر در حال چاپ است میتابانند تا چاپگر بتواند محل دقیقی که در گام بعدی باید آن را به وسیله میکروژل پر کند را تشخیص دهد. همچنین نور باعث میشود که پیوند مولکولی بین هیدروژلها زودتر از حالت معمول ایجاد شود و داربست سریعتر به وجود آید. برای هر شکل سه بعدی جدید، میکرو آینهها بهصورت خودکار تغییر زاویه میدهند و برای هر شکل خاص نیز، در هر لایه میکرو آینه، بر اساس پستیوبلندی لایه، تغییر دید و تابش خواهند داد.
این اولین باری است که برای فرایند استریو لیتوگرافی، میتوان از چند ماده مختلف برای ساخت استفاده کرد، در حالی که در روشهای قبلی افراد دست اندر کار فقط قادر بودند از یک ماده برای فرانید استریو لیتوگرافی استفاده کنند. محققان برای آزمایش درستی این گفتار، از چهار مرکب بیولوژیکی استفاده کردند، اما آنچه که در مقاله چاپشده نوشته شده است نشان میدهد که میتوان از هر نوع جوهر بیولوژیکی برای ساخت بستر بافت استفاده کنند.
محققان ابتدا از این دستگاه و فرایند برای طراحی اجسام سه بعدی سادهای نظیر، هرم استفاده کردند. پس از حصول اطمینان، تصمیم گرفتند که ساختارهای پیچیده سه بعدی که بخشی از بافت عضله و بافت همبند اسکلت و عضله هستند را بسازند. آنها همچنین تومورهایی با رگ و شبکههای عروق خونی طراحی و ساختهاند که در آینده میتواند به بررسی بافتهای سرطانی و نحوه دارورسانی به آنها برای درمان سرطان کمک کند. محققان کار خودشان را با کشت بافت ساختهشده بر روی موش آزمایشگاهی، محک زند که نتایج به دست آمده مطلوبتر از حد تصور است.