این جوهر زیستی ایمنی اندام های مصنوعی را بالا می برد

محققان جوهر زیستی جدیدی ساخته اند که در پاسخ به دمای بدن سخت می شود و برای استفاده بالقوه در اندام های مصنوعی و برنامه های بازسازی بافت شرایط ایمن تری ایجاد می کند.

به گزارش تکناک، چاپ زیستی سه بعدی به عنوان راهی برای درمان بیماری ها و آسیب ها با تولید بافت ها و اندام های زنده سه بعدی محبوبیت پیدا کرده است. با این حال، برای کار موثر، جوهرهای مورد استفاده برای چاپ زیستی باید با استفاده از نور UV یا فرآیندهای شیمیایی سفت شوند.

جوهرهای زیستی که در چاپ سه بعدی زیستی مورد استفاده قرار می گیرند معمولا حاوی سلول هایی هستند که باعث می شود بدن یک پاسخ بیولوژیکی با هدف بازسازی بافت ایجاد کند.

جوهرهای زیستی باید خواص مکانیکی و بیولوژیکی خاصی داشته باشند تا بتوانند تنش‌های زیاد فرآیند چاپ سه‌بعدی زیستی (فرایند اکستروژن) را تحمل کنند.  آنها همچنین باید زیست سازگار و زیست تخریب پذیر باشند.

جوهرهای زیستی مبتنی بر هیدروژل کنونی قبل از استفاده در بدن باید تحت یک فرآیند فتوکیورینگ قرار گیرند. فوتوکیورینگ باعث ایجاد پیوندهای عرضی، تشکیل پیوندهای کووالانسی قوی و دائمی بین زنجیره های پلیمری در هیدروژل می شود که استحکام مکانیکی و پایداری آن را در شرایط فیزیولوژیکی افزایش می دهد.

آغازگرهای نوری وارد شده به هیدروژل برای فعال سازی فوتوکیورینگ توسط نور فرابنفش (UV) فعال می شوند، اما نور UV می تواند به DNA سلول ها آسیب برساند. پیوند متقابل شیمیایی، که از یک شناساگر (عامل ایجاد اتصال عرضی) برای رسیدن به نتیجه مشابه استفاده می کند جایگزینی برای فوتوکیورینگ است.

اکنون، محققان مؤسسه علم و فناوری کره (KIST) یک جوهر زیستی جدید مبتنی بر هیدروژل ساخته‌اند که می‌تواند ساختار فیزیکی خود را بدون نیاز به فوتوکیورینگ یا اتصال عرضی شیمیایی حفظ کند.

برای اولین بار، این تیم یک هیدروژل حساس به دما مبتنی بر پلی (ارگانوفسفازن) ساخت که به شکل مایع در دماهای پایین وجود دارد. این بدان معناست که می توان آن را به راحتی چاپ کرد و در دمای بدن (98.6 درجه فارنهایت / 37 درجه سانتیگراد) بدون نیاز به فوتوکیور یا عامل ایجاد اتصال عرضی سخت می شود.

در دمای معادل بدن، جوهر زیستی سه بعدی جدید از نظر فیزیکی پایدار بود و به مواد غیر سمی تجزیه شد. علاوه بر این، محققان نشان دادند که جوهر زیستی جدید می تواند با فاکتورهای رشدی بارگذاری شود که آن را قادر می سازد برای مدت طولانی ذخیره کرد. این پروتئین ها رشد و تمایز سلولی، پاسخ التهابی بدن و ترمیم بافت را تحریک می کنند.

محققان فاکتورهای رشد پروتئین ۲ مورفوژنتیک استخوان (BMP-2) و فاکتور رشد بتا ۱ (TGF-Beta1) را به جوهر زیستی تبدیل کردند و با آن یک داربست سه بعدی ساختند. محققان سپس این داربست را در جمجمه آسیب دیده موش کاشتند. آنها دریافتند که بافت های اطراف به داخل داربست مهاجرت کرده و بازسازی استخوان طبیعی را سرعت بخشیده اند. داربست طی 42 روز به آرامی تجزیه شد.

تیم تحقیقاتی به توسعه جوهر زیستی خود برای استفاده در بافت‌هایی غیر از استخوان ادامه می‌دهند و می‌گویند روزی می‌توان از آن در اندام‌های مصنوعی استفاده کرد.

سو چانگ سونگ، نویسنده مسئول این مطالعه گفت: از آنجایی که جوهر زیستی تولید شده این بار دارای خواص فیزیکی متفاوتی است، تحقیقات بعدی برای استفاده از آن در بازسازی سایر بافت ها به غیر از بافت استخوانی در حال انجام است. ما انتظار داریم که در نهایت بتوانیم جوهر زیستی متناسب با هر بافت و اندام را تجاری سازی کنیم.