روشهای نوین چاپ زیستی و بیومتریال با چاپگر های سه بعدی

گروه پزشکی ترمیمی و مهندسی بافت کرایست‌چرچ (CReaTE)، یک گروه تحقیقاتی چند رشته‌ای در دانشگاه اوتاگو نیوزیلند است. این گروه از چاپ سه بعدی برای توسعه روش‌های جدید چاپ زیستی و بیومتریال به منظور ترمیم بافت‌های آسیب دیده در تروما یا بیماری‌ها بهره برده است.

توسعه تکنیک‌های جدید چاپ زیستی و بیومتریال

یکی از چاپگرهای زیستی سه بعدی گروه CReaTE

چاپ زیستی سه بعدی به عنوان یکی از مهم‌ترین فناوری‌های در حال ظهور در نبرد با آسیب‌های بافت شناخته می‌شود. پژوهش‌های چاپ زیستی و بیومتریال در سراسر جهان انجام می‌شود اما یک گروه از پژوهشگران پزشکی در دانشگاه اوتاگو در کرایست‌چرچ ، جزیره جنوبی، در تلاشی مصمم در این زمینه، برخی از پیشرفته‌ترین تجهیزات چاپ زیستی در نیوزیلند را به خدمت گرفتند. پژوهشگران از زمینه‌های گوناگون با بکار گرفتن تخصصشان درصدد ایجاد بافت و استخوان انسان با استفاده از غضروف خود بیمار و سلول‌های بنیادی ترکیب شده با جوهر زیستی ویژه‌ای هستند.

CReaTE، گروه تحقیقاتی پزشکی احیاکننده با رهبری دانشیار Tim Woodfield است که در زمینه زیست شناسی سلولی، علم بیومتریال و مهندسی پژوهش می‌کند و در تلاش برای شناسایی محیط پیچیده سلولی و کنترل رشد بافت در سه بعد هستند. گروه معتقد است که روزی قادر به تکمیل شاهکار خود و ایجاد اجزای عملکردی بدن انسان است. کلید پیشرفت این گروه، با توجه به گفته‌های Woodfield و همکارانش نوع جدیدی جوهر زیستی است. جوهر زیستی یک ماده ژل مانند حمایتی برای استفاده در آرایش و پرورش سلول‌های انسانی است.

توسعه تکنیک‌های جدید چاپ زیستی و بیومتریال

دانشیار Tim Woodfield

Woodfield توضیح می‌دهد: «ما یک اجتماع بافت سه بعدی تشکیل داده‌ایم که در آن صدها ماژول کوچک بافت ساخته شده از سلول‌ها یا سلول‌های بنیادی وجود دارد و بوسیله چارچوبی که توسط چاپگر سه بعدی ما ایجاد شده به هم متصل شده‌اند. سلول‌های تمایل دارند کنار هم قرار گیرند، از این طریق یک قطعه بزرگتر اما قوی‌تر و کاربردی‌تر از بافت ایجاد می‌شود».

گروه CReaTE در حال حاضر با استفاده از یک چاپگر زیستی سه بعدی که در نوع خود پیشرفته‌ترین چاپگر در نیوزیلند است، قادر به ایجاد چاپ سه بعدی انواع مختلف بافت انسانی است. بسته به اینکه پژوهشگران در حال چاپ استخوان یا غضروف هستند، جوهر زیستی خاصی انتخاب می‌شود که پس از آن در زیر نور مرئی سخت می‌شوند. این فرآیند نوردهی به طور معمول توسط تابش فرابنفش انجام می‌شود و به دلیل نوع خاص جوهر زیستی است که از این طریق محکم می‌شود. Woodfield می‌گوید: «جوهر زیستی ما اجازه ۸۵ درصد زیست‌پذیری به سلول‌ها می‌دهد و این به دلیل روند آرام نوردهی است».

توسعه تکنیک‌های جدید چاپ زیستی و بیومتریال

جوهر زیستی چاپ سه بعدی

این تیم تحقیقاتی معتقد است که بافت‌های انسانی چاپ زیستی سه بعدی در نهایت می‌تواند راهکارهایی برای تغییر زندگی بیماران مبتلا به آسیب مفصل زانو و ران فراهم آورد. پژوهشگران با استفاده از سلول‌های انسان و بافت چاپ زیستی سه بعدی قادر خواهند بود در مواردی که به طور معمول یک زانو یا لگن نیاز به جایگزینی دارد، اجزای آسیب دیده بدن را به بازسازی تشویق کنند. با تشویق به بازسازی به جای جایگزینی، پزشکان می‌توانند هم به سیستم فردی و هم کل نظام سلامت کمک کنند. Woodfield هشدار داد: «تحقیقات بالینی ما نشان داده است که با افزایش سن و وزن جمعیت، تا سال ۲۰۳۰ نیاز به تعویض مفصل ران و زانو افزایش ۲۷۰ درصدی خواهد داشت»

زمینه‌های کاربردی کلیدی برای پژوهش گروه CReaTE در تعمیر غضروف مفصلی و بازسازی عصب و همچنین پژوهش‌های بالینی دستگاه‌های پزشکی ارتوپدی مربوط به ستون فقرات و مداخلات آرتروپلاستی (تعویض مفصل) کل زانو است. این تحقیقات به سه بخش اصلی تقسیم می‌شود: مهندسی بافت و پزشکی ترمیمی، طراحی چارچوب پیشرفته و ساخت زیستی و دستگاه‌های پزشکی ارتوپدی.

توسعه تکنیک‌های جدید چاپ زیستی و بیومتریال

چارچوب ساخت زیستی

یک مطالعه در موضوع جوهر زیستی منحصر به فرد گروه CReaTE به تازگی در نشریه مهندسی زیستی ACS علم و مهندسی بیومتریال منتشر شده است. نویسندگان اصلی Woodfield و دکتر Khoon Lim، پژوهشگر دانشگاه اوتاگو هستند. گروه CReaTE در حال حاضر روند ایجاد آزمایشگاه «BioFab lab» که شامل چندین چاپگر زیستی سه بعدی خواهد بود را انجام می‌دهند.

اهداف گروه CReaTE:

  • توسعه روش‌های ساخت زیستی برای تولید بافت از سلول‌های غضروف خود بیمار و سلول‌های بنیادی
  • توسعه  بیومتریال جدید برای مهندسی چاپ سه بعدی بافت که تقلیدی از بافت واقعی است
  • استفاده از چاپگرهای زیستی سه بعدی برای ایجاد ماژول‌های بافت یا لایه‌های سلولی و تبدیل به قطعات غضروف و استخوان

 

منبع:  ۳ders.org

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *