پروژه های چاپ زیستی: اندام ها و بافت های پرینت سه بعدی

یک تیم تحقیقاتی دانشگاه بوستون از فناوری چاپ سه بعدی برای ساخت ماکت مینیاتوری قلب انسان استفاده کرده است. این دستگاه با ترکیب سلول های قلب مشتق شده از سلول های بنیادی انسان و قطعات اکریلیک چاپ سه بعدی در مقیاس میکرو ساخته شده است. این یک “پمپ قلبی میکروسیال یک طرفه با قابلیت کوچک سازی دقیق” است که به آن miniPUMP (پمپ میکروسیال تک جهتی با قابلیت فعال دقیق دقیق مینیاتوریزه شده) نیز می گویند. ویژگی شگفت‌انگیز miniPUMP این است که به لطف بافت زنده‌ای که دارد، می‌تواند به تنهایی مانند قلب انسان بکوبد. محققان می خواهند از این ماکت اتاق قلب برای بررسی نحوه عملکرد قلب در بدن انسان استفاده کنند. برای مثال، می‌توان از این دستگاه برای درک بهتر چگونگی رشد قلب در جنین، چگونگی تأثیر بیماری بر بافت قلب یا تأثیر داروهای جدید در درمان این بیماری‌ها استفاده کرد. یک انقلاب واقعی که می تواند از استفاده از آزمایشات انسانی در آینده جلوگیری کند.

اعتبار عکس: CERHUM/ بیمارستان دانشگاه تولوز

Poietis یک شرکت فرانسوی متخصص در راه حل های چاپ زیستی سه بعدی است. این مجموعه طیفی از پرینترهای زیستی سه بعدی به نام چاپ زیستی نسل بعدی را طراحی و به بازار عرضه می کند. این شرکت به ویژه برای کارهای تحقیقاتی خود بر روی پوست شناخته شده است. Poietis Poieskin را ارائه می دهد، مدلی با ضخامت کامل از پوست انسان که به طور کامل توسط چاپ زیستی سه بعدی تولید شده است. در جزئیات، دومی شامل یک محفظه پوستی، یکی از سه لایه سازنده پوست بین اپیدرم و هیپودرم، متشکل از فیبروبلاست ها، سلول های درم، تعبیه شده در کلاژن نوع 1 و پوشیده از اپیدرمی است که در لایه های روی هم قرار گرفته اند. که باعث ایجاد یک الگوی سه بعدی می شود. این پوست با چاپ زیستی سه بعدی می تواند برای هر کسی که دچار سوختگی های جدی، سرطان یا سایر حوادث شده است مفید باشد. به گفته پویتیس، دقت و وضوح بالای چاپگر زیستی سه بعدی آنها، ساخت ساختارهای سلولی سه بعدی کنترل شده و مدل های بافت پوست قابل تکرار را ممکن می سازد. این سازنده فرانسوی همچنین توانست اولین آزمایش بالینی خود را با چاپگر زیستی سه بعدی خود انجام دهد. او همچنین پلتفرم چاپ زیستی نسل بعدی را در بیمارستانی برای تولید بافت های زیستی قابل کاشت نصب کرد.

در پروژه ای مشابه در دانشگاه نورث وسترن، دانشمندان یک تخم موش را در داربست تخمدان بیوپروستزی کشت دادند. (اعتبار عکس: دانشگاه نورث وسترن)

مینی کبد دانشگاه سائوپائولو به لطف چاپ زیستی

سلامت زنان حوزه ای از پزشکی است که اغلب مورد مطالعه قرار نگرفته است، زیرا بسیاری از آسیب شناسی ها هنوز به خوبی شناخته نشده اند. با این حال، بخش‌های پرینت زیستی سه‌بعدی سیستم تولید مثل می‌تواند به دانشمندان در درک بهتر رفتار سلولی و در نتیجه بیماری‌های مختلف کمک کند. در سال 2022، گروهی از دانشمندان مستقر در بیمارستان Tongi در چین، یک تخمدان مصنوعی با چاپ سه بعدی با استفاده از سلول‌های موش و متاکریلویل ژلاتین (GelMA)، یک هیدروژل رایج مورد استفاده در مهندسی زیستی، ساختند. آنها دریافتند که این هیدروژل یک انتخاب مناسب برای چاپ زیستی سه بعدی است. نتایج نشان می‌دهد که برای سلول‌های اولیه تخمدان (یعنی سلول‌های تخمدانی که مستقیماً از بافت گرفته شده‌اند) مناسب نیست. از سوی دیگر، برای رشد آزمایشگاهی فولیکول های تخمدان (گروهی از سلول های حاوی یک تخمک نابالغ و سایر سلول ها) مناسب است. به گفته محققان، نتایج آنها می تواند از نظر بالینی “در درمان اختلالات غدد درون ریز و تولید مثل زنان” استفاده شود.

ما نمونه کامل دیگری از چاپ زیستی را در مورد کلیه ها کشف کردیم. در سراسر جهان، افراد بی‌شماری از شکست خود رنج می‌برند، مشکل این است که گزینه‌های درمانی زیادی وجود ندارد. به همین دلیل است که شرکت آمریکایی Trestle Biotherapeutics دست به توسعه بافت های چاپ سه بعدی زده است که می تواند در بیماران مبتلا به بیماری کلیوی در مرحله نهایی کاشته شود. به طور خاص، اینها بافت های کلیه کاملاً کاربردی هستند که باید جایگزین و همچنین مکمل عملکردهای کلیه که تاکنون از دست رفته اند، شوند. با توجه به نشانه های Trestle Biotherapeutics، این درمان جدید از طریق ادغام زیست شناسی سلول های بنیادی در ترکیب با چاپ زیستی سه بعدی کار می کند. هدف تیم Trestle نه تنها این است که افراد مبتلا را از درمان دیالیز رها کند و به آنها زمان بیشتری را قبل از پیوند بدهد، بلکه این است که این بافت کلیه چاپ زیستی در آینده به عنوان یک اندام جایگزین عملکردی کار کند.

یک زن جوان آمریکایی که از بیماری میکروشیا رنج می برد، با موفقیت کاشت گوش پرینت سه بعدی را در ایالات متحده دریافت کرد. این بیماری یک نقص مادرزادی است که مانع رشد گوش خارجی می شود. ایمپلنت توسط شرکت 3DBio Therapeutics از هیدروژل کلاژن و سلول های غضروف بیمار ساخته شده است. نیم گرم برای برداشتن غضروف گوش کافی است. سلول های مسئول تشکیل غضروف در یک ترکیب مواد مغذی اختصاصی رشد می کنند و بر این اساس تکثیر می شوند. سپس با یک جوهر بیولوژیکی مخلوط می شوند. در عرض ده دقیقه می توان یک گوش برای بیماران چاپ کرد. پس از قالب گیری، گوش در یک پاکت محافظ برای جراح فرستاده می شود و سپس عمل پیوند را ادامه می دهد. برخلاف روش درمانی سنتی که شامل ساخت پروتز از غضروف دنده ها می شود، این درمان هزینه کمتری دارد. پروفسور آنتونی آتالا، مدیر موسسه ویک فارست برای پزشکی احیا کننده، اهمیت این پروژه را برجسته می کند: “این یک پیشرفت بزرگ در زمینه پزشکی بازساختی است. هدف پرینت سه بعدی ارائه تعدادی مزیت نسبت به پارچه های مصنوعی دست ساز از جمله مقیاس پذیری، دقت طراحی بیشتر و هزینه کمتر است.

نظر شما در مورد این پروژه های مختلف پرینت زیستی سه بعدی چیست؟ نظر خود را در نظرات مقاله یا با اعضای انجمن به اشتراک بگذارید انجمن 3Dnatives. همه ویدیوهای ما را در کانال ما بیابید یوتیوب یا ما را دنبال کنید فیس بوک یا توییتر !

منبع

محققان دانشگاه سائوپائولو در برزیل موفق به چاپ سه بعدی نسخه های مینیاتوری کبد انسان از سلول های خونی شدند. این فرآیند از خونگیری بیمار تا تولید بافت فقط 90 روز طول کشید. این اندام های کوچک کبدی تمام وظایف اندام مورد نظر را انجام می دهند: تولید پروتئین های حیاتی، ذخیره ویتامین ها و ترشح صفرا. برای ساخت بافت کبد، تیم از چاپگر زیستی Inkredible استفاده کرد که توسط سازنده Cellink، یکی از شناخته شده ترین بازیگران در بازار چاپ زیستی، به بازار عرضه شد.

سمت چپ: یک کپی در مقیاس کامل از داربست پرینت سه بعدی که از بافت قلب پشتیبانی می کند. (اعتبار عکس: کریستوس میچاس). سمت راست: نمای جانبی miniPOMP که در آزمایشگاه گرفته شده است. (اعتبار عکس: Jackie Ricciardi).

راه حل چاپ سه بعدی برای نارسایی کلیه

مینی جگر در 90 روز به صورت زیستی چاپ شد (اعتبار عکس: Agência FAPESP)

یک گوش چاپ زیستی

اعتبار عکس: 3DBio Therapeutics

لوزالمعده با چاپ زیستی سه بعدی برای کمک به مبارزه با دیابت

هر ساله بیش از 1.5 میلیون نفر از مشکلات قرنیه رنج می برند که می تواند منجر به نابینایی و به عبارت دیگر عدم درک نور شود. برای رفع این مشکل، یک گروه تحقیقاتی از حیدرآباد، هند، موفق به ساخت اولین قرنیه پرینت زیستی سه بعدی شدند. خود پارچه از جوهر زیستی به دست آمده از بافت قرنیه انسان و بدون هیچ گونه عنصر مصنوعی یا مصنوعی دیگر ساخته شده است. مروجین این ابتکار می گویند برای هر قرنیه اهدایی انسان، سه قرنیه جدید را می توان چاپ سه بعدی کرد. این پیشرفت ها در زمینه چشم پزشکی امکان درمان بیماری هایی مانند اسکار قرنیه و قوز قرنیه را فراهم می کند. این پروژه بر روی خرگوش ها آزمایش شده است و اگرچه هنوز مدتی طول می کشد تا بتوان از آن در انسان استفاده کرد، اما نتایج قطعی و بسیار امیدوارکننده بوده است.

چاپ زیستی روشی است که ساخت ساختارهای سلولی را از جوهرهای زیستی مملو از سلول‌های بنیادی ممکن می‌سازد: لایه به لایه، مواد زیستی برای طراحی پوست، بافت یا حتی یک اندام رسوب می‌کنند. قلب، گوش، ریه یا حتی یک کلیه را تصور کنید که به صورت سه بعدی، با طراحی سفارشی، با سلول های خود بیمار چاپ شده است. چه پیشرفتی برای بخش پزشکی! هنوز کمی زود است که در طول زمان روی اندام های چاپ شده زیستی بادوام و بادوام حساب کنیم، این چالش برای محققان ما است. اما پیشرفت به سرعت در حال پیشرفت است و در دراز مدت، چاپ زیستی می تواند مقابله با کمبود اهداکنندگان عضو یا به سادگی درک بهتر برخی آسیب شناسی ها را ممکن سازد. با این حال، ما می‌خواستیم به پروژه‌های اصلی چاپ زیستی در جهان، اعم از بافت‌ها، اندام‌ها یا اعضای بدن پرینت سه‌بعدی ستایش کنیم.

قلب مینیاتوری انسان با چاپ سه بعدی

اعتبار عکس: IANS Photo

راه حلی برای مبارزه با ناباروری

اعتبار عکس: Trestle Biotherapeutics

پرینت زیستی سه بعدی قرنیه

لوزالمعده نقش مهمی در بدن دارد زیرا انسولین تولید می کند. بنابراین، هنگامی که عملکرد نادرست داشته باشد، می تواند عواقب جدی از جمله ایجاد دیابت داشته باشد. با توجه به اینکه این بیماری بیش از 463 میلیون نفر را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار می دهد، جستجو برای راه حل های دائمی تر و موثرتر برای درمان دیابت اهمیت فزاینده ای پیدا می کند و چاپ سه بعدی می تواند به ویژه نقش مهمی ایفا کند. Polbioionica، یک شرکت لهستانی که از یک تیم چند رشته‌ای متشکل از دانشمندان بنیاد تحقیقات و توسعه علمی منشعب شده است، اولین کسانی بودند که از چاپ زیستی برای ساخت پانکراس بیونیک با عروق کامل در مارس 2019 استفاده کردند. این شرکت به ایجاد این اندام‌های کاملاً کاربردی اختصاص دارد. از جوهر زیستی و جزایر اختصاصی پانکراس و همچنین سلول های بنیادی بیمار. آنها امیدوارند که این راه حل سفارشی نه تنها راه حلی برای کمبود روزافزون اعضای بدن در جهان ارائه دهد، بلکه بتواند ضمن کاهش هزینه های بهداشتی، از بروز عوارض در افراد مبتلا به دیابت جلوگیری کند.