پیشرفتی تازه درزمینه طبع زیستی اعضای بدن 

مهندسان زیستی در خوش نویسی چاپ سه بعدی اندام های جایگزین با توسعه ی یک تکنیک پیشرفته بخاطر طبع زیستی اعضای بدن، از مانعی ارشد عبور کردند. این نوآوری متاخر بوسیله دانشمندان امکان می دهد تا شبکه های مختل تنیده ای را با ظرافت ایجاد کنند که تقلیدی از مجاری طبیعی عبور خون، هوا، لنف و دیگر مایعات مهیب هستند. این پژوهش که روی جلد شماره ی این هفته ی نامه ی Science منتشر شد، طرحی را وصف می نرم که شامل یک مقیاس هیدروژلی خیره کننده از کیسه های هوایی شبیه کسیه های فلکی جگر است که داخل آن، مجاری هوایی اکسیژن را بوسیله عروق خونی پیرامون می رسانند. همچنین نتایج آزمایش هایی تو زمینه پبوند ساختارهای چاپ شده حاوی سلول های شش بوسیله موش ها گزارش شد. این کار تحت تربیت جوردن میلر از دانشگاه رایس و طاسی استیونز از دانشگاه واشنگتن انجام شد و ۱۵ پژوهشگر دیگر از مراکز علمی مختلف نیز در آن همکاری داشتند. میلر می گوید:یکی از بزرگ ترین موانع بر قاعده راه تولید بافت های عملکردی جایگزین ، ناتوانی ما برای چاپ بافت های عروقی است که بتوانند مواد مغذی را به بافت های پرازدحام و انبوه برسانند. علاوه پهلو این، اعضای بدن ما دارای شبکه های عروقی مستقلی هستند، مانند مجاری هوایی و عروق خونی کبد یا مجاری صفراوی و عروق خونی موجود در ریه. این شبکه ها بوسیله شدت درهم تنیده بوده و معماری آن ها متناسب با عمکرد بافت است. میزان ی ما اولین فن شناسی چاپ زیستی است که به صورت مستقیم و تام به چالش بافت های عروقی چندگانه می پردازد.

استیونز، پژوهشگر دیگر این مطالعه با رمز به این موضوع که بافت و عملکرد اغلب مشت به مشت هم می دهند، می گوید:یک نسل است که مهندسی بافت به متعاقب کشف کردن راه حلی بخاطر این جریان است. اینک و با ایفا این کار می توانیم از خود بپرسیم اگر ما بتوانیم بافتن هایی را چاپ کنیم که از نظر ساختار و حتی تنفس شبیه بافتن های تندرست موجود در بدن باشند، آیا آن ها ازلحاظ عملکرد بی آرامی بسان آن بافت ها اقدام خواهند کرد؟ این سؤال مهمی است؛ برای اینکه چگونگی عملکرد یک بافت طبع شده روی موفقیت آن بوسیله عنوان یک متد درمانی تاثیر می گذارد.

هدف از چاپ اعضای سالم و عملکردی، عمدتا همراهی اعضا است. زیاد از ۱۰۰هزار نفر فقط تو آمریکا در فهرست انتظار پیوند اندام هستند و افرادی که درنهایت اعضای اهدایی شهود می کنند، بخاطر پیشگیری از رد پیوند، باید یک زندگی داروهای سرکوب کننده ی جهیز پناه مصرف کنند. طبع زیستی هنگام دهه ی گذشته توجه بسیاری از پژوهشگران را به خویشتن جلب کرده است چون ازنظر تئوری این تکنیک می تواند به هر دو شاق بپردازد و به پزشکان دستور دهد که اعضای جایگزین را با استعمال از سلول های خود بیمار چاپ کنند. میلر می گوید:مقاله های مرتبط:پرینتر سه بعدی جدید و ساخت بافت بیولوژیکی پیچیدهروشی برای پرینت تصاویر مرموز بدن مردم به حالت سه بعدیچاپ اولیه قلب سه اتیه با استفاده از بافتن بیولوژیکی رویای ما این است که چاپ زیستی خلال دو دهه ی آینده بوسیله یک مولفه ی بنیادی پزشکی تبدیل شود.

استیونز نیز در این باره توضیح می دهد که:طبع زیستی کبد جالب است زیرا این اندام از بدن حدود ۵۰۰ عملکرد دارد و ازنظر تنوع عملکرد پس از مغز صبر دارد. به جهت شبهه جگر در حال فراهم هیچگاه وسیله خواه درمانی حیات ندارد که وقتی این قد دچار نارسایی می شود، جایگزین کامل عملکردهایی آن شود. طبع زیستی اعضای بدن مردم ممکن است روزی این هدف درمانی را برآورده سازد.

پژوهشگران برای پرداختن بوسیله این چالش، یک تکنولوژی متن باز چاپ زیستی جدید را با نام وسیله استریولیتوگرافی مهندسی بافت یا اسلت (SLATE) طراحی کردند. این سیستم برای تاسیس هیدروژل های کند از نحو تولید افزایشی و ایجاد یک لایه در هر زمان مصرف می نرم. لایه ها با استفاده از یک محلول پیش هیدروژلی سهل وساده طبع می شوند که وقتی در معرض تلالو آبی قرار می گیرد، دگرگونی بوسیله جامد می شوند.

یک پروژکتور دیجیتالی پردازش کننده تلالو نیز نوری را از جانب پایین می تاباند و قطعات دو بعدی متوالی ساختار را با روشنی بالایی و با اندازه پیکسل ۱۰ تا ۵۰ میکرون به نمایش می گذارد. وقتی هر لایه جامد می شود، بازویی که درون جانب بالا قرار خمود است، ژل سه مربوط باینده در حال رشد را بوسیله وزن ی کافی ارتفاع می سرما تا محیط برای خلق کردن لایه ی مربوط باینده مهیا شود. امر مهم پژوهشگران در این زمینه، افزودن یک سری رنگ جزیی های غذایی وجود که نور آبی را جذب می کنند. این جاذب های نوری موجب می شوند جامد شدن ساختار به یک لایه ی متجاوز کم پهنا محدود شود. بوسیله این ترتیب، سیستم می تواند طی چند دقیقه ژل های سازگار با فضا زیست مبتنی بر آب و نرمی با معماری پیچیده ی داخلی ابداع کند.

چاپ زیستی مدلی از کیسه های فلکی که دارای مجاری هوایی و عروق خونین هستند و بدون برقراری مناسبت قادر هستند اکسیژن را بوسیله سلول های سرخ خون برسانند

آزمایش این ساختار شبه ریه علامت داده است که بافتن به آن معادل تحکیم دارد که داخل جریان حرکت خون و تنفس ضربان دار منفجر نشود. آزمایش ها نشان داده اند که سلول های قرمز خون می توانند وقتی داخل شبکه ی عروق خونین دوره کیسه هوای در حال تنفس روند می یابند، اکسیژن را بردارند. حرکت اکسیژن همانند تبادل گازی است که داخل کیسه های هوایی شش رخ می دهد. جسیکا روزنکرانتز، یکی از پژوهشگران این مطالعه از شرکت مدل سازی جهیز عصبی گفت:وقتی شرکت سیستم عصبی را تأسیس کردیم، کمال مطلوب ما طراحی محصولاتی جدید با استفاده از الگوریتم هایی موجود در طبیعت وجود. ما هرگز فرض نمی کردیم که فرصت به پشت کردن این کار و مدل سازی بافت های زنده را داشته باشیم.

داخل آزمایش ها پیوند برای درمان بیماری کبد، پژوهشگران بافت های چاپ سه گانه بعدی را با سلول های اولیه ی کبد بارگذاری کردند و سپس این بافت ها را که دارای اجزای جداگانه ای بخاطر رگ های خونین و سلول های کبد بودند، به موش های مبتلا به آسیب مزمن کبدی پیوند زدند. این سلول های پیوندی تو بدن موش ها زنده ماندند. سیستم چاپ زیستی متاخر قادر بوسیله ایجاد خصوصیات درون عروقی متشابه دریچه های دو لختی نیز است. این پنجره ها امکان لول منی را تنها در یک انگیزه فراهم می کنند. در انسان، دریچه های داخل عروقی در قلب، سیاهرگ های پا و شبکه های مکملی همانند سیستم لنفاوی که دارای پمپی برای به جریان انداختن منی نیستند، دیده می شود. میلر می گوید:ما با افزودن ساختار عروقی چندگانه و محدودیت های داخل عروقی درحال معرفی کلکسیون ای گسترده از آزادی های طراحی برای مهندسی بافتن های زنده هستیم. اکنون ما آزادی پیدایش بسیاری از ساختارهای پیچیده ی درون بدن را داریم.

میلر و گریگوریان، پژوهشگر دیگر این مطالعه، در حال تجاری سازی جنبه های کلیدی پژوهش ازطریق استارتاپی به نام ولومتریک هستند. این شرکت که گریگوریان در آن مبتلا به کار است، به نقشه کشی و تولید چاپگرها و جوهرهای زیستی مشغول است. میلر تشریح می دهد که تمام داده های ریشه مولود از آزمایش که داخل مجله ی Science منتشر شده است، آزادانه داخل دسترس پژوهشگران قرار دارد. علاوه بر این، کامل فایل های برازنده چاپ سه بعدی مورد نیاز برای ساخت مایه طبع استریولیتوگرافی و نیز فایل های نقشه کشی برای چاپ هر کدام از هیدروژل های مورد مصرف در وارسی نیز موجود است. او می گوید:تدارک ی فایل های نقشه کشی هیدروژل به دیگران این امکان را خواهد داد که جدیت های ما را تک اکتشاف قرار دهند، حتی اگر آن ها بعدها از فن شناسی چاپ سه بعدی دیگری استفاده کنند که هنوز ابداع نشده است.

آزمایشگاه او در حال استفاده از طرح و تکنیک های چاپ زیستی جدیدی بخاطر بررسی امکان طراحی ساختارهای مرموز برنده است. به گفته ی او:ما در آغاز کشف معماری های موجود در بدن انسان هستیم و هنوز چیزهایی اضافی بخاطر آموختن وجود دارد.بیشتر بخوانید:تغییر عملکرد سلول های تولیدکننده انسولین در دیابتزایمان طبیعی چه تاثیری روی بدن نوزادان دارد؟ارتباط تنگاتنگ قلق با افسردگیساعت بیولوژیکی مردان و ضرورت توجه به آنتضاد ژنومی؛ جهت شکست بسیاری از پیوندهای کلیه