چاپ زیستی و چاپ سه بعدی در پزشکی

چاپ زیستی (Bioprinting) و اندام‌های چاپ سه بعدی زمینه در حال توسعه‌ای است و اگر پژوهشگران موفق به تجاری سازی چاپ سه بعدی شوند، طول عمر بسیاری از افراد می‌تواند گسترش یابد. در زمینه‌هایی همچون بیماری قلبی، کبد و سرطان، چاپ زیستی می‌تواند تأثیرات شگرفی داشته باشد. ممکن است چندین دهه زمان ببرد تا چاپ زیستی در محیط بالینی تأیید شود، با این وجود، پژوهش‌های بسیاری در حال انجام است و چاپ زیستی منطقه‌ای پررونق و هیجان انگیز برای آینده خواهد بود. در این مقاله، ما به برخی از روند‌های جالب و زمینه‌های تحقیقاتی در حال ظهور نگاه خواهیم کرد. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

استفاده از چاپگرهای رومیزی سه بعدی برای چاپ زیستی

چاپ زیستی و چاپ سه بعدی در پزشکی

استفاده از Ultimaker برای ایجاد ایمپلنت‌های بافت

یک روند در حال ظهور جالب این است که پژوهشگران از چاپگرهای رومیزی سه بعدی که تغییر کاربری داده‌اند برای چاپ زیستی استفاده کنند. مقرون به صرفه بودن چاپگرهای سه بعدی رومیزی، آنها را برای بودجه گروه‌های پژوهشی مناسب کرده است. پژوهشگران، ادارات و گروه‌ها این ماشین آلات را خریداری کرده و چارچوب‌ها، غضروف، استخوان و اندام‌ها را به صورت سه بعدی چاپ می‌کنند درست شبیه ایمپلنت‌های ارتوپدیک. برای نمونه یک MakerBot برای چاپ یک ایمپلنت ضد باکتری استفاده شده است.

ماشین آلات ارزان قیمت , مقرون به صرفه

ارزشمندترین چاپگرهای سه بعدی در پژوهش‌ها، از جمله در چاپ زیستی، این است که آنها تبدیل به ماشین‌هایی برای تکرار آزمایش‌ها شوند. تفاوت مرحله به مرحله بین ماشین‌ها در حال حاضر بیش از حد بالا است و تحقیقات کافی برای کالیبراسیون ماشین‌ها و تنظیم تمام پارامترهایی که بر روی چاپ سه بعدی تأثیر می‌گذارند انجام نشده است. انجام این تحقیقات می‌تواند پژوهش‌های چاپ سه بعدی را به میزان قابل توجهی تسریع بخشد. اگر بتوانیم آزمایش خود را با لمس یک دکمه تکرار کنیم، پژوهش‌های چاپ سه بعدی می‌تواند بسیار سریعتر از سایر تحقیقات انجام شود.

چاپگرهای زیستی کم هزینه

چاپ زیستی و چاپ سه بعدی در پزشکی

(CELLINK INKREDIBLE)

چاپگرهای زیستی موجود همچون EnvisionTEC Bioplotter یا RegenHU ممکن است ۸۰،۰۰۰ دلار یا بیشتر هزینه داشته باشند. به همین دلیل است که بسیاری از پژوهشگران از سامانه‌های رومیزی موجود برای انجام پژوهش‌های خود استفاده می‌کنند.

ما می توانیم یک دسته ارزان قیمت دیگر از چاپگرهای زیستی در حال ظهور را ببینیم. این دستگاه‌ها از ۱۰،۰۰۰ تا ۲۰،۰۰۰ دلار هزینه دارند. بسیاری از آنها تا به امروز فروخته نشده‌اند، اما در برخی از سازمان‌های تحقیقاتی کار خود را آغاز کرده‌اند. اگر آنها به خوبی کار کنند، می‌توانند تحقیق و توسعه چاپ سه بعدی را سرعت بخشند. چاپگر تک سرنگی BioBot تنها ۱۰،۰۰۰ دلار قیمت دارد و هزینه سامانه زیستی CELLINK Inkredible از ۵۰۰۰ دلار شروع می‌شود. این سامانه‌ها توانایی بهبود پژوهش‌های چاپ سه بعدی را دارند.

ابزار پژوهش

استفاده از چاپ سه بعدی برای تولید مدل‌های آناتومی یا سایر کاربردهای پزشکی می‌تواند تأثیرات بسیار عمیقی داشته باشد: می‌تواند آزمایش و آموزش پزشکی را گسترش دهد و آن را در سراسر جهان بهتر و مقرون به صرفه‌تر کند؛ می‌تواند اجاره دهد قطعات و دستگاه‌های کم هزینه در کشورهای کم درآمد استفاده شوند؛ همچنین می‌تواند موجب گسترش پژوهش‌های فردی شود. به ویژه دستگاه‌هایی که با چاپگرهای رومیزی سه بعدی چاپ شوند، می‌توانند هزینه پژوهش‌های پزشکی را کاهش دهند و به پژوهش‌ها در زمینه چاپ زیستی سرعت بخشند. اگر یک مدل آناتومیک ۱۰۰۰ دلاری، ۲۰ دلار شود، بیشتر مردم می‌توانند از آنها استفاده کنند. مردمی کردن پژوهش چیزی است که با چاپ سه بعدی ممکن می‌شود.

چارچوب‌های چاپ سه بعدی برای استخوان و غضروف

چاپ زیستی و چاپ سه بعدی در پزشکی

داربست چاپ شده چانه

اساساً ممکن است آینده‌ای وجود داشته باشد که جراحان از قلم‌های چاپ سه بعدی برای چاپ در داخل بدن استفاده کنند. داربست یکی از فعال‌ترین بخش‌های پژوهش چاپ سه بعدی است، به ویژه در بازسازی استخوان و غضروف. بیش از ۷۰ درصد از افراد بالای ۷۰ سال در کشورهای ثروتمند از انحطاط استخوان و غضروف رنج می‌برند، بنابراین این بخشی است که برای تجاری سازی بسیار آماده و مناسب است.

مهندسی مواد

دانشمندان و مهندسان با طراحی کاملاً جدید مواد با استفاده از نانو ذرات، مواد شیمیایی، یا ریزذرات می‌توانند راهکارهای جدیدی برای ترمیم و تقویت بدن انسان بیابند. بدن ما بسیار پیچیده است و مواد جدید تا حد زیادی توانایی ما را برای تعمیر آن افزایش می‌دهد. پژوهش‌های مواد در چاپ سه بعدی در حال گسترش است و دانشمندان به طور فزاینده‌ای از طراحی مواد جدید برای حل مشکلات بدن انسان استفاده می‌کنند.

پزشکی شخصی

افزون بر این، افراد در جست‌وجوی داروهای شخصی و شخصی سازی ایمپلنت‌های استخوانی یا داربست‌هایی با مواد منحصر به فرد برای هر بیمار هستند. پزشکی در حال حاضر یک امر متناسب با هر چیز است. بله، شما می‌توانید تا حدی مقدار داروها را بسته به وزن بدن و عوامل دیگر تغییر دهید اما معمولاً شخصی نیستند. هر یک از ما منحصر به فرد است و بدن ما در اندازه اندام، بیان DNA، پروتئین‌ها و بسیاری از عوامل دیگر بسیار متفاوت است که ما را واقعاً منحصر به فرد می‌کند. ایمپلنت‌ها و درمان‌های شخصی در انکولوژی در حال حاضر تأثیر قابل توجهی در گسترش زندگی و زنده ماندن دارد. با استفاده از چاپ سه بعدی می‌توان ساختارهای و ویژگی‌های منحصر به فرد یا بافت‌های سطحی منحصر به فرد را ارائه داد. این موجب می‌شود چاپ سه بعدی یکی از فناوری‌هایی باشد که می‌تواند برای راه‌اندازی پزشکی شخصی استفاده شود.

ایمپلنت چاپ سه بعدی

چاپ زیستی و چاپ سه بعدی در پزشکی

پیچ‌های استخوانی نانوذرات PLLA

پیشرفت‌های اخیر شامل ایمپلنت‌های پلیمری PEEK (polyethylethylethylketone) است که در ایمپلنت‌های جمجمه و ارتوپدی استفاده می‌شود. ایمپلنت‌های تیتانیوم نیز در حال تبدیل شدن به رایج‌ترین نوع ایمپلنت است و تأییدیه FDA را به خود اختصاص داده است. به طور معمول، بسیاری از ایمپلنتهای چاپ سه بعدی تیتانیوم عملاً هزینه کمتری دارند (به ویژه برای استخوان)، بنابراین آینده ایمپلنت چاپ سه بعدی روشن به نظر می‌رسد.

نتیجه

هم اکنون پژوهش‌های بسیاری در زمینه چاپ سه بعدی در حال انجام است. دشوار است که ببینیم کدام پژوهش مهم‌تر است و چه زمانی بر بیمار تأثیر می‌گذارد. اما مطمئناً چاپ سه بعدی، پژوهش‌های پزشکی را از طریق ایجاد دستگاه‌ها و ابزارهای پزشکی کم هزینه ترویج می‌دهد. با طراحی مواد جدید، چاپ سه بعدی می‌تواند به طور بالقوه راهکارهای پزشکی که هنوز درکی از آن نداریم را گسترش دهد. هنوز هم صدور تأییدیه برای آزمایش‌های بالینی در کاربردهای هیجان انگیز فناوری در اندام، استخوان، غضروف و بازسازی بافت، یک روند طولانی است. با این وجود، بسیاری از برنامه‌های کاربردی تأثیرگذار و افزایش دهنده طول عمر برای این فناوری در آینده پیش بینی می‌شود.


بیشتر بخوانید:

>>روشهای نوین چاپ زیستی و بیومتریال با چاپگر های سه بعدی

>>پنج آزمایشگاهی که از چاپگر سه بعدی برای پروژه های هک زیستی استفاده میکنند


منبع: ۳dprint

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است»

پاسخی بگذارید

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