ساخت عروق خونی قابل کاشت چاپ سه بعدی
بیماری‌های قلبی و عروقی از مهم‌ترین عوامل مرگ‌ومیر در سراسر جهان به شمار می‌روند. درمان انسدادهای عروقی شدید معمولاً به عمل جراحی بای‌پس و جایگزینی رگ آسیب‌دیده نیاز دارد. جراحان در روش‌های سنتی پیوند (Autograft)، رگ سالمی را از پای بیمار برمی‌دارند و به بخش آسیب‌دیده قلب یا بدن پیوند می‌زنند. این روش درد شدید، عفونت، آسیب به ناحیه اهداکننده و محدودیت منابع عروقی سالم را برای بیمار ایجاد می‌کند.
از سوی دیگر، عروق مصنوعی سنتزی موجود در بازار (مانند داکرون یا تفلون) در رگ‌هایی با قطر کوچک (کمتر از ۶ میلی‌متر) عملکرد ضعیفی دارند. این رگ‌های مصنوعی پس از مدتی دچار لخته‌زایی (ترومبوز)، انسداد مجدد و شکست پیوند می‌شوند. برای غلبه بر این بحران، مهندسی بافت و فناوری چاپ زیستی سه‌بعدی (3D Bioprinting) راه‌حل‌های نوآورانه‌ای ارائه داده‌اند.
عروق خونی قابل کاشت چاپ سه بعدی
نوآوری دانشمندان در بازسازی عروق زیست‌تقلید
پژوهشگران دانشگاه علم و صنعت پوهانگ (POSTECH) در کره جنوبی به رهبری پروفسور دونگ-وو چو، روشی نوین برای چاپ مستقیم عروق خونی چندلایه توسعه داده‌اند. این عروق از سلول‌های زنده انسانی و ماتریکس خارج سلولی طبیعی تشکیل شده‌اند.
محققان در این پژوهش از یک سیستم نازل سه‌محوره هم‌مرکز (Triple-Coaxial Printing) بهره بردند. این فناوری به چاپ هم‌زمان لایه‌های مختلف دیواره رگ در یک مرحله کمک می‌کند:
- لایه داخلی (اندوتلیال): شامل سلول‌های اندوتلیال جهت جلوگیری از لخته شدن خون و هدایت جریان مایع.
- لایه میانی و خارجی (عضلانی): شامل سلول‌های عضله صاف و بافت همبند برای حفظ استحکام مکانیکی رگ.
- جوهر زیستی بر پایه ماتریس طبیعی: استفاده از جوهر زیستی مشتق از بافت عروقی (Vascular dECM) که ریزمحیط بیوشیمیایی دقیق بافت زنده را شبیه‌سازی می‌کند.
نتایج آزمایش‌های حیوانی درون‌تنی (In Vivo)
تیم تحقیقاتی این گرفت‌های عروقی با قطر کوچک را در شرایط آزمایشگاهی کشت دادند. سپس آن‌ها این عروق مهندسی‌شده را به مدت ۳ هفته به عنوان پیوند در آئورت شکمی موش‌های آزمایشگاهی کاشتند. نتایج ارزیابی‌های درون‌تنی دستاوردهای شگفت‌انگیزی را ثبت کرد:
- انعطاف‌پذیری و خواص مکانیکی پایدار: ایمپلنت‌های چاپ‌شده نوسانات فشار خون را به خوبی تحمل کردند و ساختار الاستیک خود را حفظ نمودند.
- بازسازی کامل لایه اندوتلیوم: سلول‌های اندوتلیال یک لایه یکنواخت و ضد لخته در دیواره داخلی رگ ایجاد کردند.
- ترمیم و تکثیر سلول‌های عضلانی: سلول‌های عضله صاف در دیواره رگ تکثیر شدند و عملکرد طبیعی دیواره عروقی را بازسازی کردند.
- یکپارچگی زیستی با بافت میزبان: عروق پیوندی به صورت کامل با شبکه عروقی و بافت‌های اطراف پیوند خوردند و هیچ‌گونه پس‌زدگی یا التهاب مخربی نشان ندادند.
آینده درمانی پیوند عروق زیستی
این دستاورد مرزهای جراحی عروق را جابه‌جا می‌کند. فناوری چاپ زیستی سه‌محوره امکان ساخت ایمپلنت‌های عروقی سفارشی را متناسب با قطر، انحنا و نیاز دقیق هر بیمار فراهم می‌آورد. این فناوری خطر رد پیوند را به حداقل می‌رساند و نیاز به برداشت رگ از بدن خود بیمار را کاملاً برطرف می‌سازد. توسعه این روش می‌تواند جان میلیون‌ها بیمار مبتلا به گرفتگی‌های قلبی و بیماری‌های انسداد شریانی را نجات دهد.
منابع عروق خونی قابل کاشت چاپ سه بعدی