پرینت سه‌بعدی قلب انسان

گروهی از محققان از دانشگاه کارنگی ملون مقاله‌ای منتشر کرده‌اند که جزئیات جدیدی از فناوری پرینت سه‌بعدی بافت خارج از کلاژن، پروتئین ساختاری اصلی در بدن انسان، منتشر می‌کند. این روش به‌نوبه‌ی خود فناوری مهندسی بافت را برای پرینت سه‌بعدی قلب انسان بالغ را قدمی به هدف نزدیک‌تر می‌کند.

این تکنیک، معروف به جاسازی برگشت‌پذیر فرم آزاد هیدروژل معلق (FRESH)، به محققان این امکان را می‌دهد تا با چالش‌های موجود در روش‌های بیوپرینت سه‌بعدی روبه‌رو شوند و با استفاده از مواد نرم و زنده به تفکیک‌پذیری و دقت بی‌سابقه‌ای دست پیدا کنند.

هریک از اعضای بدن انسان، مانند قلب، از سلول‌های خاصی ساخته‌شده که با داربست بیولوژیکی به نام ماتریکس سلولی (ECM) در کنار هم قرارگرفته‌اند. این شبکه‌ی ساخته از پروتئین‌های ECM ساختار و سیگنال‌های بیوشیمیایی موردنیاز سلول‌ها را برای انجام عملکرد طبیعی خود ایجاد می‌کند. بااین‌حال، تاکنون ساخت معماری این ترکیب ECM با استفاده از روش‌های سنتی زیست ساختی ممکن نبوده است.

اکنون دانشمندان می‌توانند با استفاده از داده‌های MRI از قلب انسان، به‌درستی ساختار آناتومیکی قلب و بیوپرینت سه‌بعدی کلاژن و سلول‌های قلب انسان را مجدد تولید کنند.

بیش از 4000 بیمار در ایالت متحده منتظر پیوند قلب هستند، درحالی‌که میلیون‌ها نفر در سرتاسر جهان به قلب نیاز دارند اما واجد شرایط لیست پیوند نیستند. نیاز به پیوند عوض بسیار زیاد است و به روش‌های جدید برای ساخت اندام مصنوعی نیاز است که بتوانند عملکرد طولانی‌مدت اندام انسان را جبران، مکمل یا جایگزین کنند. دانشمندان در تلاش هستند که با نسل جدید فناوری زیستی چالش‌های پیشرو را حل کنند.

کلاژن یک زیست ماده بسیار مطلوب برای پرینت سه‌بعدی است، زیرا به معنای واقعی کلمه در همه‌ی بافت‌های بدن وجود دارد. حالت مایع این ماده پرینت سه‌بعدی را بسیار سخت می‌کند. بنابراین دانشمندان برای جلوگیری از تغییر شکل این ماده روشی ایجاد کرده‌اند.

روش بیوپرینت سه‌بعدی FRESH امکانی را فراهم می‌آورد تا کلاژن در بستری از ژل به‌صورت لایه‌لایه رسوب کند؛ این امر موجب می‌شود کلاژن قبل از خروج از بستر ژل، فرصت سفت شدن را داشته باشد. با FRESH، پس از انجام کامل پرینت، ژل می‌تواند به‌راحتی با بالا بردن دمای اتاق تا دمای بدن انسان آب شود. با این روش محققان می‌توانند بدون آسیب رساندن به ساختار پرینت شده از جنس کلاژن یا سلول‌ها ژل را از بین ببرند.

این روش برای فیلد بیوپرینت سه‌بعدی بسیار جذاب است چراکه امکانی را فراهم می‌کند تا داربست کلاژنی از اندام‌های انسان در مقیاسی بزرگ پرینت شود. این روش تنها محدود به کلاژن نیست و ژل‌های نرم دیگر مثل فیبرین، آلژینات و اسید هیالورونیک می‌توانند با روش FRESH بیوپرینت سه‌بعدی شوند. از همه مهم‌تر، دانشمندان طرح‌هایی با منبع آزاد ایجاد کرده‌اند، بنابراین هرکسی از آزمایشگاه‌های پزشکی گرفته تا کلاس‌های علوم دبیرستان می‌تواند به بیوپرینترهای سه‌بعدی ارزان‌قیمت با عملکرد بالا دسترسی داشته باشد.

منبع: https://bit.ly/2LYAYSv