آخرین مطالب

آیا می خواهید کلیه را پرینت سه بعدی کنید؟ با کوچک فکر کردن شروع کنید


آیا می خواهید کلیه را پرینت سه بعدی کنید؟  با کوچک فکر کردن شروع کنید

پیوند اعضای انسانی راه حیاتی حیاتی برای افراد مبتلا به بیماری‌های جدی است، اما اندام‌های کمی وجود دارد که نمی‌توان به آن رفت: تنها در ایالات متحده، در حال حاضر بیش از 112000 نفر در انتظار پیوند هستند. وعده پرینت سه بعدی اندام یکی از راه حل های ممکن برای رفع این کمبود است، اما مملو از پیچیدگی و موانع فنی بوده و نوع اندام قابل چاپ را محدود کرده است. محققان مؤسسه فناوری استیونز اکنون با استفاده از تکنیکی که چندین دهه قدمت دارد برای بازتولید هر نوع بافتی از این موانع عبور می کنند.

این کار که توسط رابرت چانگ، دانشیار دپارتمان مهندسی مکانیک در دانشکده مهندسی و علوم Schaefer استیونز هدایت می‌شود، می‌تواند مسیرهایی را برای پرینت سه بعدی هر نوع عضوی در هر زمان، حتی پوست مستقیماً روی زخم باز باز کند.

رابرت چانگ، که کارش در شماره آوریل منتشر شده است، می گوید: «ایجاد اندام های جدید به نظم و نجات جان ها بدون نیاز به اهداکننده انسان، یک مزیت بزرگ برای مراقبت های بهداشتی خواهد بود. گزارش های علمی. با این حال، دستیابی به این هدف دشوار است زیرا چاپ اندام‌ها با استفاده از جوهرهای زیستی – هیدروژل‌های مملو از سلول‌های کشت‌شده – به درجه‌ای از کنترل دقیق بر هندسه و اندازه میکروفیبر چاپ‌شده نیاز دارد که چاپگرهای سه بعدی فعلی به سادگی نمی‌توانند به آن دست یابند.»

چانگ و تیمش، از جمله احمدرضا زایی، اولین نویسنده و کاندیدای دکترا در آزمایشگاه چانگ، امیدوارند با ردیابی سریع فرآیند چاپ سه بعدی جدید که از میکروسیال‌ها (دستکاری دقیق مایعات از طریق کانال‌های کوچک) استفاده می‌کند، این وضعیت را تغییر دهند. مقیاس از آنچه ممکن است. زائری گفت: انتشار اخیر با هدف بهبود قابلیت کنترل و پیش بینی ساختار ریز بافت ها و ریز فیبرهای ساخته شده توسط فناوری چاپ زیستی میکروسیالی انجام شده است.

بیشتر پرینترهای زیستی سه بعدی کنونی مبتنی بر اکستروژن هستند و جوهر زیستی را از نازل بیرون می‌ریزند تا ساختارهایی با ابعاد حدود 200 میکرون ایجاد کنند – تقریباً یک دهم عرض یک رشته اسپاگتی. یک چاپگر مبتنی بر میکروسیال می‌تواند اشیاء بیولوژیکی را با اندازه ده‌ها میکرومتر، همتراز با مقیاس تک سلولی چاپ کند.

چانگ گفت: «مقیاس بسیار مهم است، زیرا روی بیولوژی اندام تأثیر می گذارد. ما در مقیاس سلول‌های انسانی کار می‌کنیم و این به ما امکان می‌دهد ساختارهایی را چاپ کنیم که ویژگی‌های بیولوژیکی را تقلید می‌کنند که می‌خواهیم تکرار کنیم.»

علاوه بر عملکرد در مقیاس کوچکتر، میکروفلوئیدیک چندین جوهر زیستی را نیز قادر می‌سازد، که هر کدام حاوی سلول‌ها و پیش‌سازهای بافتی متفاوتی هستند، که به طور متناوب در یک ساختار چاپی استفاده شوند، تقریباً به همان روشی که یک چاپگر معمولی جوهرهای رنگی را در یک تصویر واضح ترکیب می‌کند. .

این مهم است زیرا در حالی که محققان قبلاً اندام‌های ساده‌ای مانند مثانه را با تشویق بافت به رشد روی داربست‌های چاپ سه‌بعدی ایجاد کرده‌اند، اندام‌های پیچیده‌تر مانند کبد و کلیه‌ها به انواع مختلف سلولی نیاز دارند تا دقیقاً ترکیب شوند. چانگ می‌گوید: «توانایی کار در این مقیاس، در حالی که جوهرهای زیستی را به طور دقیق با هم مخلوط می‌کنیم، این امکان را برای ما فراهم می‌کند که هر نوع بافتی را تولید کنیم.

کاهش مقیاس چاپ زیستی سه بعدی نیازمند تحقیقات پرزحمت است تا دقیقا مشخص شود که چگونه پارامترهای مختلف فرآیند مانند ساختار کانال، سرعت جریان و دینامیک سیالات بر هندسه و خواص مواد ساختارهای بیولوژیکی چاپی تأثیر می‌گذارند. برای ساده‌سازی این فرآیند، تیم چانگ یک مدل محاسباتی از یک هد چاپ میکروسیال ایجاد کرد که آنها را قادر می‌سازد تنظیمات را تغییر دهند و نتایج را بدون نیاز به آزمایش‌های سخت در دنیای واقعی پیش‌بینی کنند.

زائری گفت: «مدل محاسباتی ما استخراج فرمولی را ارائه می‌کند که می‌تواند برای پیش‌بینی پارامترهای هندسی مختلف سازه‌های ساخته شده از کانال‌های میکروسیال اکسترود شده استفاده شود».

مدل‌های محاسباتی این تیم به‌طور دقیق نتایج آزمایش‌های میکروسیال در دنیای واقعی را پیش‌بینی کردند و چانگ از مدل خود برای راهنمایی آزمایش‌ها در مورد روش‌هایی که ساختارهای بیولوژیکی با هندسه‌های متفاوت چاپ می‌شوند، استفاده می‌کند. از نتایج این کار تحقیقاتی می توان در چاپ جوهر زیستی ترکیبی و چند سلولی استفاده کرد که می تواند بافت را با شیب خواص هندسی و ترکیبی موجود در تقاطع استخوان و عضله تکرار کند.

چانگ همچنین در حال کاوش با استفاده از چاپ سه بعدی با قابلیت میکروسیال برای ایجاد پوست و سایر بافت‌ها در محل است که به بیماران امکان می‌دهد بافت‌های جایگزین را مستقیماً در زخم چاپ کنند. او گفت: “این فناوری هنوز آنقدر جدید است که ما دقیقا نمی دانیم چه چیزی را قادر می سازد.” اما ما می دانیم که دری را برای ایجاد ساختارهای جدید و انواع جدید مهم زیست شناسی باز خواهد کرد.


محققان کانال‌های مایع منحصر به فرد در مقیاس میکرو را که برای آزمایش‌های پزشکی استفاده می‌شوند، چاپ سه بعدی می‌کنند


اطلاعات بیشتر:
احمدرضا زائری و همکاران، تحلیل عددی تأثیر پارامترهای چاپ زیستی مبتنی بر میکروسیال بر نتایج هندسی میکروفیبر، گزارش های علمی (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-07392-0

ارائه شده توسط موسسه فناوری استیونز

نقل قول: می خواهید کلیه را پرینت سه بعدی کنید؟ با فکر کردن کوچک شروع کنید (2022، 13 آوریل) بازیابی شده در 13 آوریل 2022 از https://medicalxpress.com/news/2022-04-3d-kidney-small.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.