تحول در جراحی ترمیمی با چاپ زیستی درون بدنی
روش‌های مرسوم مهندسی بافت، داربست‌ها را خارج از بدن تولید می‌کنند و سپس با عمل جراحی باز درون بدن قرار می‌دهند. این شیوه خطراتی مانند عفونت، آسیب به بافت‌های سالم، زمان طولانی بهبود و هزینه‌های درمانی بالا در پی دارد. گروهی از محققان انستیتو تراساکی (Terasaki)، دانشگاه ایالتی اوهایو و دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا برای حل این چالش‌ها روشی پیشگامانه برای چاپ زیستی درون بدنی ارائه کردند.
در این فناوری نوین، چاپگر زیستی سازه ترمیمی را مستقیماً در محل آسیب و درون بدن بیمار شکل می‌دهد. این رویکرد مراحل جراحی تهاجمی را حذف می‌کند و فرآیند ترمیم بافت را سرعت می‌بخشد.
چاپ زیستی درون بدنی
فرمولاسیون جوهر زیستی فعال‌شونده با نور مرئی
محیط فیزیولوژیک بدن چالش‌های متعددی مانند دمای ۳۷ درجه، رطوبت بالا و حضور مایعات بیولوژیک را به همراه دارد. جوهر زیستی مناسب برای چاپ درون‌تنی باید در این شرایط پایدار بماند و بدون ایجاد سمیت پلیمریزه شود.
محققان جوهری سه‌تایی از مواد زیر سنتز کردند:
- ژلاتین متاکریلات (GelMA): بستر بیولوژیک برای چسبندگی و تکثیر سلول‌ها.
- متیل‌سلولز (Methylcellulose): تنظیم خواص رئولوژیکی، ناروایی و دقت چاپ در دمای بدن.
- نانوذرات نانورس لپونایت (Laponite): بهبود خواص مکانیکی و ایجاد رفتار رقیق‌شوندگی برشی (Shear-thinning).
این جوهر بدون نیاز به پرتوهای مضر فرابنفش (UV) و صرفاً با تابش نور مرئی بی‌خطر، پیوندهای عرضی تشکیل می‌دهد و ژل پایداری می‌سازد.
بازوهای رباتیک و تکنیک اتصال مکانیکی به بافت میزبان
پژوهشگران برای ورود به بدن از بازوهای رباتیک انعطاف‌پذیر با حداقل ضایعه بافتی استفاده کردند. این ابزار دقیق امکان دسترسی به نواحی عمیق بدن را بدون برش‌های وسیع جراحی فراهم می‌کند.
یکی از نوآوری‌های مهم این پژوهش، ایجاد اتصال ساختاری محکم میان داربست جدید و بافت اصلی بدن بود. نازل رباتیک ابتدا با ایجاد ریزحفره‌های سطحی در بافت میزبان نفوذ می‌کند و تزریق جوهر را از درون این حفره‌ها آغاز می‌نماید. این تکنیک قلاب‌مانند، پیوستگی مکانیکی فوق‌العاده‌ای میان داربست چاپ‌شده و بستر آسیب‌دیده ایجاد می‌کند و خطر جدا شدن بافت پیوندی را به صفر می‌رساند.
مزایا و چشم‌انداز توسعه بالینی
چاپ مستقیم درون بدن، خطرات آلودگی در محیط خارج را برطرف می‌سازد، نیاز به نگهداری طولانی‌مدت سلول‌ها را حذف می‌کند و ایمنی بیمار را بهبود می‌بخشد. با توسعه بیشتر بازوهای جراحی رباتیک و چاپگرهای آندوسکوپیک، این فناوری در آینده درمان ضایعات اندام‌های داخلی نظیر کبد، روده و مفاصل را متحول خواهد کرد.
- ژورنال منبع: Biofabrication (2020)
- شناسه دیجیتال (DOI):
10.1088/1758-5090/ab97a1