دانشمندان دانشگاه رایس در هوستون از فناوری چاپ سه بعدی برای ایجاد چارچوبی شبیه استخوان و متخلخل که می‌تواند برای مطالعه تومورهای سرطان استخوان مورد استفاده قرار گیرد، بهره بردند. آنها دریافتند که اندازه و جهت منافذ استخوان روی چگونگی تکثیر سلول‌های سرطانی تأثیر می‌گذارد.
پژوهشگران دانشگاه رایس متوجه شدند که حفره‌های کوچک در استخوان‌های ما یک اثر قابل توجه بر چگونگی عملکرد و گسترش سلول‌های سرطانی دارد. دانشمندان به رهبری مهندس زیستی Antonios Mikos، از یک داربست چاپ سه بعدی استفاده کردند تا ببینید که چگونه سلول‌های سارکوم یوئینگ (سرطان استخوان) به تحریکات پاسخ می‌دهند. آنها کشف کردند که اندازه و شکل منافذ و همچنین تخلخل کلی داربست بر چگونگی گسترش سلول‌های سرطانی به سراسر استخوان تأثیر دارد.
در یک پروژه تحقیقاتی که یافته‌های آن در مجله بیومتریال علوم و مهندسی ACS منتشر شده است، پژوهشگران دانشگاه رایس متوجه شدند که اندازه و شکل منافذ، افزون بر درصد فضای خالی یک ساختار که توسط منافذ ایجاد می‌شود، بر روی اتصال سلول‌ها، نفوذپذیری پوشش میانی سرخرگ‌ها و مواد مغذی و جابجایی سلول‌ها تأثیر دارد. آنها این یافته‌ها را با ایجاد چارچوب چاپ سه بعدی که تقلیدی از ساختمان استخوان است، کشف کردند.
بنابر گفته‌های Mikos، چارچوب چاپ سه بعدی پلیمری و استخوانی شامل منافذ مصنوعی است که جریان سیال‌ها را محدود می‌کند و به سلول‌های تومور تنش برشی اعمال می‌کند. با تغییر معماری داربست چاپ سه بعدی و ساختار منافذ، او و گروهش قادر به تغییر در جریان مایعات و همچنین مقدار تنش برشی بودند. دانشمندان معتقدند که این مدل می‌تواند برای پیدا کردن اطلاعات بیشتر در مورد سرطان استخوان و درمان‌های بالقوه، حیاتی باشد. Mikos گفت: «هدف ما، توسعه مدل تومور است که می‌تواند پیچیدگی تومورها را در شرایط آزمایشگاهی بازسازی کند و برای آزمایش داروها مورد استفاده قرار گیرد. در نتیجه چارچوبی برای توسعه داروها و در عین حال کاهش هزینه‌های مرتبط فراهم شده است».
پژوهشگران دانشگاه رایس می‌گویند که استفاده از یک داربست چاپ سه بعدی، تصویر بسیار واقعی‌تری از ساختار استخوان و رفتار سلول‌ها نسبت به استفاده از سلول‌ها در یک پتری دیش تخت می‌باشد. پس از چاپ سه بعدی هر بخش تخت از چارچوب به همراه منافذ در یکی از سه اندازه ۰٫۲، ۰٫۶ و ۱ میلی متر، پژوهشگران می‌توانند لایه‌ها را پیش از کاشت سلول‌های تومور، به شکل یک داربست درآورند. سپس یک راکتور تزریقی برای تقلید جریان مایعات و بافت‌ها در یک محیط زیستی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
استفاده از راکتور تزریق جریان نتایج جالبی به همراه داشت. پژوهشگران اشاره کردند که سلول‌ها زمانی که تحت این جریانات قرار می‌گرفتند بهره‌وری و تأثیر بیشتری داشتند. افزون بر این، زمانی که مایعات جریان پیدا می‌کرد، لایه‌های با منافذ کوچکتر، گسترش قابل توجهی از خود نشان دادند. سلول‌ها نیز تولید پروتئین فاکتور رشد شبه انسولین (IGF-1) را افزایش دادند. IGF-1 یک لیگاند روی سطح سلول‌های سارکوم و مانعی قابل توجه برای موفقیت روش شیمی درمانی است. این دانشمندان همچنین دریافتند که جهت گیری منافذ روی مقدار IGF-1 که سلول‌ها تولید می‌کنند اثر دارد.
این گروه از دانشگاه رایس معتقد است که ترکیبی از تنش برشی و جهت داربست، سطوح مختلف تولید پروتئین را به فعالیت وامیدارد. پژوهشگران در حال حاضر برنامه‌ای برای ادامه پروژه تحقیقاتی خود و آزمایش اثر بخشی داروهای مختلف برای مبارزه با سلول‌های سرطانی دارد. در مقاله دانشمندان دانشگاه رایس آمده است: «نتایج ما چگونگی چاپ سه بعدی داربست در ترکیب با تزریق جریان مایعات در شرایط آزمایشگاهی را برجسته کرد که می‌تواند برای مدلسازی جنبه‌های ناهمگن تومور برای آزمایش داروها و درمان بیماران مؤثر باشد».
منبع: ۳ders
