چاپگر سه‌بعدی مینیاتوری، بافت زنده را درون بدن می‌سازد

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان آلمانی پس از توسعه یک چاپگر سه‌بعدی کوچک که قادر به ایجاد بافت بیولوژیکی از داخل بدن است، به پیشرفت بزرگی دست یافته‌اند که می‌تواند آینده پزشکی ترمیمی را متحول کند.

 

این پروژه که توسط دکتر آندره تولوز، متخصص میکرواپتیک و چاپ سه‌بعدی مبتنی بر فیبر از موسسه اپتیک کاربردی در دانشگاه اشتوتگارت، رهبری می‌شود، با هدف تحقق ترمیم بافت درون بدن از طریق میکرواپتیک آندوسکوپی انجام می‌شود.

 

تولوز تحت برنامه CZS Nexus، مبلغ ۲ میلیون دلار آمریکا از بنیاد کارل زایس بودجه دریافت کرد تا یک گروه تحقیقاتی جوان جدید به نام میکروساخت آندوسکوپی سه‌بعدی (۳DEndoFab) تأسیس کند.

 

این تیم امیدوار است روشی را که فوتونیک، بیوتکنولوژی و مهندسی دقیق را با هم ترکیب می‌کند، پیش ببرد. تولوز اظهار داشت: «رهبری گروه تحقیقاتی مستقل و جوان من به من این امکان را می‌دهد که چاپ سه‌بعدی آندوسکوپی را با مسئولیت و آزادی پیش ببرم.

 

چاپ بافت جدید

 

در حالی که چاپ زیستی سنتی می‌تواند بافت‌هایی مانند غضروف و ماهیچه را ایجاد کند، کاشت آنها همچنان یک چالش بزرگ است. در همین حال، چاپگر‌های معمولی بسیار بزرگ هستند و فاقد دقت لازم برای کار در بدن انسان هستند.

 

رویکرد تولوز با هدف کوچک‌سازی فناوری چاپ سه‌بعدی برای انتقال از طریق یک فیبر نوری نازک و رفع معایب آن انجام می‌شود. این امر به آن اجازه می‌دهد ساختار‌های پیچیده را مستقیماً در جایی که بدن به آنها نیاز دارد چاپ کند و نیاز به پیوند بافت از پیش رشد یافته را از بین ببرد.

 

محققان از یک فیبر نوری بسیار نازک برای چاپ سه بعدی استفاده می‌کنند. تصویر، فیبر را در مقایسه با نوک مداد نشان می‌دهد.

 

راه حل این تیم بر چاپ سه بعدی مبتنی بر نور متکی است که از طریق یک فیبر شیشه‌ای نازک‌تر از نوک مداد هدایت می‌شود. در نوک فیبر، یک لنز کوچک چاپ سه بعدی قرار دارد که بزرگتر از یک دانه نمک نیست. این لنز، نور لیزر را متمرکز می‌کند تا جوهر‌های زیستی را لایه به لایه در بافت زنده تثبیت کند.

 

تولوز فاش کرد: «گروه ما قصد دارد یک میکرواپتیک چاپ سه‌بعدی، به اندازه یک دانه نمک، توسعه دهد که بتواند روی نوک یک فیبر شیشه‌ای قرار گیرد. در آنجا، این میکرواپتیک نور را طوری شکل می‌دهد که حتی ساختار‌های بافتی پیچیده نیز بتوانند به صورت سه‌بعدی با وضوح میکرومتری، یعنی در مقیاس سلول‌های انسانی، چاپ شوند.»

 

از آزمایشگاه تا درمانگاه

 

برای این تحقیق، ۳DEndoFab با دکتر مایکل هیمن از موسسه سیستم‌های زیستی و مولکولی دانشگاه همکاری کرد. هدف این تیم نه تنها اصلاح فرآیند چاپ، بلکه ایجاد جوهر‌های زیستی است که بتوانند با خیال راحت در بدن ادغام شوند.

 

تحقیقات قبلی که تحت پروژه EndoPrint۳D انجام شده بود، با موفقیت امکان استفاده از پالس‌های لیزر فوق کوتاه فمتوثانیه را برای چاپ سه‌بعدی سازه‌ها از طریق فیبر‌های نوری اثبات کرد.

 

تولوز اکنون قصد دارد یک قدم فراتر برود و با استفاده از مواد زیست‌تخریب‌پذیر سازگار با سلول‌های زنده، به وضوح چاپ در مقیاس میکرومتر دست یابد.

 

آندره تولوز، در زمینه میکرواپتیک و چاپ سه بعدی مبتنی بر فیبر تحقیقاتی انجام می‌دهد.

 

او تأکید کرد که اندیشیدن به «ایده‌ها تا انتها» در کنار اطمینان از داشتن مسیری روشن به سوی کاربرد‌های پزشکی واقعی، از اهمیت بالایی برخوردار است.

 

برای تسهیل انتقال به کاربرد‌های بالینی، تولوز گروه خود را در شبکه تحقیقاتی جدید هوش مصنوعی توبینگن اشتوتگارت (BITS) تحت پوشش سایبر ولی ادغام خواهد کرد. این شبکه، رباتیک پیشرفته، مهندسی زیستی و هوش مصنوعی را برای نوآوری در سلامت به هم متصل می‌کند.

 

این تیم همچنین امیدوار است بررسی کند که آیا داربست‌های میکروسکوپی می‌توانند رشد سلول‌های انسانی را هدایت کنند و آیا می‌توان بدن را پس از شروع چاپ، برای تکمیل بازسازی بافت تحریک کرد یا خیر.