چاپ زیستی سه بعدی پوست با ضخامت کامل؛ تحول جدید در پزشکی بازساختی
دانشمندان دانشگاه هادرزفیلد (Huddersfield) روش نوینی در حوزه چاپ زیستی سه بعدی ابداع کردند. آن‌ها با این فناوری، ایمپلنت‌های پزشکی پیشرفته‌ای از جنس ژل‌های نرم (Soft Gel) می‌سازند. این فناوری نوآورانه «ساخت افزایشی لایه‌ای معلق» یا به اختصار SLAM نام دارد. پژوهشگران با این روش می‌توانند ایمپلنت‌های زیستی را کاملاً متناسب با ساختار بدن هر بیمار شخصی‌سازی کنند.
چاپ زیستی سه بعدی پوست
فناوری SLAM چیست و چه مشکلاتی را حل می‌کند؟
چاپ هیدروژل‌ها و جوهرهای زیستی با گرانروی (ویسکوزیته) پایین همیشه چالشی بزرگ در مهندسی بافت بود. این جوهرهای مایع بلافاصله بعد از تزریق فرو می‌ریزند و ساختار خود را از دست می‌دهند. در نتیجه، مهندسان نمی‌توانستند بافت‌های درهم و سه‌بعدی را با دقت بالا بسازند.
محققان در این پژوهش با استفاده از یک بستر هیدروژلی خودترمیم‌شونده (Self-healing) این مانع بزرگ را کنار زدند. در روش SLAM، نازل چاپگر، جوهر زیستی را درون این ژل حمایتی تزریق می‌کند. بستر معلق مانع از افتادگی یا پخش شدن جوهر می‌شود. بنابراین محققان می‌توانند اشکال بسیار ظریف و بغرنج بافتی را به راحتی خلق کنند.
پروفسور آلن اسمیت (Alan Smith)، استاد علوم پلیمر دانشگاه هادرزفیلد، درباره بازخورد این فناوری می‌گوید:
«وقتی این روش را به جراحان و پزشکان نشان دادیم، کاربردهای درمانی شگفت‌انگیز متعددی برای نجات جان بیماران پیشنهاد کردند.»
نتایج این دستاورد علمی در ژورنال معتبر بین‌المللی Advanced Functional Materials منتشر شده است.
تولید پوست با ضخامت کامل (Full-thickness Skin)
پوست انسان ساختاری چندلایه و نچندان ساده دارد. این عضو از سه لایه اصلی اپیدرم، درم و هیپودرم تشکیل می‌شود. درمان زخم‌های شدید و سوختگی‌های عمیق نیازمند بازسازی کامل تمام این لایه‌هاست.
اکنون تیم تحقیقاتی هادرزفیلد تمرکز اصلی خود را بر تولید مدل‌های پوستی با ضخامت کامل گذاشته است. فناوری SLAM امکان چاپ هم‌زمان سلول‌های مختلف و عروق خونی را در لایه‌های مجزا فراهم می‌کند. با این روش، بافت چاپ‌شده دقیقاً عملکرد طبیعی پوست انسان را شبیه‌سازی می‌کند و فرایند پیوند با سرعت بیشتری انجام می‌پذیرد.
مهم‌ترین کاربردهای چاپ زیستی با روش SLAM
کاربردهای این فناوری فراتر از ساخت پوست است و حوزه‌های حیاتی زیر را دگرگون می‌کند:
- درمان زخم‌های مزمن: ترمیم سریع زخم‌های دیابتی و سوختگی‌های عمیق با پوست طبیعی.
- ساخت عروق و دریچه قلب: تولید رگ‌های خونی با انعطاف‌پذیری طبیعی بدن انسان.
- تست و ارزیابی داروها: بررسی اثر داروها و لوازم آرایشی-بهداشتی روی پوست زیستی بدون نیاز به آزمایش روی حیوانات.
- شبیه‌سازی بیماری‌ها: ساخت مدل‌های بافتی آزمایشگاهی برای بررسی دقیق نحوه رشد بیماری‌های پوستی و تومورها.
آینده درمان با بافت‌های زنده چاپ‌شده
فناوری چاپ زیستی سه بعدی مرزهای مهندسی پزشکی را به سرعت جابه‌جا می‌کند. تولید پوست با ضخامت کامل گامی بزرگ برای پایان به کمبود اهداکنندگان بافت و خطرات رد پیوند است. در آینده‌ای بسیار نزدیک، بیمارستان‌ها می‌توانند با استفاده از سلول‌های خود فرد، بافت‌های پوستی زنده را در کمترین زمان برای عمل‌های جراحی مهیا کنند.
منابع