چاپ زیستی ۳بعدی بافت‌های انسانی فناوری نوظهوری است که برخی از غیرممکن‌ها را ممکن می‌کند. این فناوری در مراحل اولیه خود است ولی ممکن است روزی فرا رسد که بتوان تمام اندام‌های بدن را با چاپ سه‌بعدی تولید کرد.
دانشمندان توانستند به مرحله دستیابی به این فناوری نزدیک شوند. در این راستا محققان دانشگاه “کارنگی ملون”(Carnegie Mellon) موفق شدند تمام اجزای قلب را در یک مقیاس کامل، چاپ کنند.
فرآیندی که برخی از بخش‌های آن مشابه با قلب واقعی است.
سلول‌های ویژه‌ای که در بدن انسان اندام‌های ما را تشکیل می‌دهند، با استفاده از ماده زمینه‌ای به نام “ماتریکس برون یاخته‌ای”(ECM) به هم می‌چسبند.
ماتریکس برون یاخته‌ای ماده زمینه‌ای یا شبکه‌ای از گلیکوپروتئین‌ها و یاخته‌ها است که پیرامون سلول‌ها را در بر می‌گیرد. این ماده ژله مانند از گلیکوزآمینوگلیکان‌ها، گلیکوپروتئین‌ها، مایع بافتی و گاهی فیبروبلاست‌های استروما ساخته شده است.
این شبکه از پروتئین‌ها نه‌تنها همه چیز را در خود نگه می‌دارد، بلکه سیگنالی بیوشیمیایی برای عملکرد منظم و سالم یک اندام فراهم می‌کند.
کلاژن، پروتئینی است که در یکپارچگی ساختاری اندام‌ها نقشی اساسی ایفا می‌کند ولی وقتی صحبت از چاپ زیستی می‌شود، چالش‌های منحصر به فردی را به همراه دارد.
“اندرو هادسون” محقق اصلی پروژه اظهار کرد، کلاژن یک ماده زیستی مطلوب برای فرآیند چاپ سه‌بعدی است. زیرا به معنای واقعی، هر بافت بدن را تشکیل می‌دهد.
چیزی که فرآیند چاپ سه‌بعدی را سخت می‌کند این است که این کار با یک مایع آغاز شود. بنابراین اگر تلاش شود که چاپ ماده در هوا صورت گیرد، یک حفره مایع روی پلتفرم ساخته می‌شود.
بنابراین محققان این پروژه تکنیکی توسعه دادند که مانع تغییر حالت دادن ماده در فرآیند چاپ زیستی می‌شود.
در این روش تیم هادسون هیدروژلی ساختند که برای حفط ساختار کلاژن و جلوگیری از ریزش آن استفاده می‌شود.
عملکرد این ژل به این ترتیب است که به کلاژن اجازه می‌دهد لایه لایه رسوب کند تا یک ساختار جامد را درون آن تشکیل دهد.
سپس این ژل با گرم کردن در دمای اتاق ناپدید می‌شود و ساختار کلاژن چاپ شده را به همان ترتیب و شکل مورد نظر رها می‌کند.
محققان پروژه از این تکنیک برای ساختن مجموعه‌ای از اجزای قلب در مقیاس انسانی استفاده کردند که البته تنها مبتنی بر کلاژن هم نبود.
آن‌ها همچنین از داده‌های تصویربرداری قلب استفاده کردند تا رگ‌های خونی، دریچه‌های قلبی که باز و بسته می‌شوند و بطن‌هایی که منقبض می‌شوند را بازسازی کنند.
“آدام فینبرگ”(Adam Feinberg) مهندس پزشکی پروژه گفت: آنچه که ما نشان دادیم، این است که ما می‌توانیم اجزای قلب را از سلول‌ها و کلاژن‌ها به نحوی چاپ کنیم که عملکرد اجرایی دارند. اجزایی مانند دریچه قلب و بطن کوچک.
وی ادامه داد، ما موفق شدیم با استفاده از اطلاعات حاصل از اسکن “ام‌آرآی” یک قلب انسان، ساختار آناتومیک اختصاصی بیمار را تولید کنیم و کلاژن‌ها و سلول‌های قلب انسان را با استفاده از چاپ سه‌بعدی بسازیم.
به گزارش ایسنا و به نقل از گیزمگ، محققان در پی تجاری‌سازی این محصول هستند. نتایج این پژوهش در مجله “Science” انتشار یافت.
