چاپ سه بعدی سلول های انسانی با سیستم رباتیک جدید

مهندسان دانشگاه نیوساوت ولز (UNSW) یک بازوی رباتیک نرم ساخته اند که می تواند مستقیماً روی اندام ها و بافت های داخل بدن انسان چاپ زیستی سه بعدی انجام دهد.

به گزارش تکناک، در سال‌های اخیر، استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی برای ایجاد مواد زیستی (جوهرهای زیستی) که سلول‌های زنده و داروها را در خود جای داده است، برای مواجهه با طیف وسیعی از شرایط ، به عنوان مثال، با ایجاد تکه های بافت قلبی یا گوارشی، پدیدار شده است.

در حال حاضر، چاپ زیستی بیشتر برای تحقیق و توسعه داروهای جدید استفاده می شود. برای ایجاد ساختار هایی که با جراحی در بدن کاشته می شوند، نیاز به استفاده از پرینترهای سه بعدی بزرگ است که خطرات خاص خود از جمله آسیب بافتی و خطر عفونت را به همراه دارد. از آنجایی که بیوموادها معمولاً دارای ساختارهای نرم و شکننده ای هستند این پتانسیل وجود دارد که طی فرآیند کاشت با دست خوردن آسیب ببینند.

یکی دیگر از چالش های رایج در استفاده از ساختارهای سه بعدی که به صورت خارجی ایجاد شده اند این است که ممکن است بین ساختار و سطح بافتی که روی آن کاشته می شود، عدم تطابق وجود داشته باشد. کاشت بیومواد به طور مستقیم بر روی بافت های هدف راه حل امیدوار کننده ای را ارائه می دهد.

مهندسان UNSW یک بازوی رباتیک نرم انعطاف‌پذیر و مینیاتوری ساخته‌اند که می‌تواند مانند یک آندوسکوپ به بدن وارد شود و مواد زیستی را مستقیماً به سطح اندام‌ها و بافت‌ها برساند.

دستگاه اثبات مفهومی که F3DB نام دارد، از خارج کنترل می‌شود و شامل یک بازوی رباتیک انعطاف‌پذیر و بلند است که در انتهای آن یک سر چرخشی بسیار قابل مانور قرار می‌گیرد که بیوینک را از طریق یک نازل مینیاتوری و چند جهته چاپ می‌کند.

دکتر تانگ انگو دو، نویسنده مسئول این مطالعه گفت: تکنیک های موجود در چاپ زیستی سه بعدی نیاز به ساخت بیومواد در خارج از بدن دارند و کاشت آنها در یک فرد معمولاً به عمل جراحی نیاز دارد که خطر عفونت را افزایش می دهد.

دو گفت: پرینتر زیستی سه بعدی انعطاف‌پذیر ما به این معنی است که مواد زیستی را می‌توان مستقیماً به بافت یا اندام‌های هدف با رویکرد کم تهاجمی تحویل داد. نمونه اولیه ما به لطف بدنه انعطاف پذیر خود توانایی پرینت سه بعدی بیومواد چندلایه را در اندازه ها و اشکال مختلف در مناطق که دسترسی به آنها سخت است دارد.

هنگامی که F3DB چاپ را در یک منطقه به پایان رساند، می توان آن را به مکان دیگری هدایت کرد تا فرآیند دوباره شروع شود. این بدان معنی است که دستگاه می تواند برای چاپ مواد زیستی در مناطق وسیعی از جمله کل سطح اندام ها مانند روده بزرگ، معده، قلب و مثانه استفاده شود، کاری که با دستگاه های چاپ زیستی فعلی نمی توان انجام داد.

مهندسان F3DB را در خارج از بدن بر روی سطوح صاف و منحنی، از جمله در داخل روده بزرگ مصنوعی و روی سطح کلیه خوک، با استفاده از شکلات، ژل کامپوزیت و مواد زیستی برای چاپ دقیق اشکال مختلف آزمایش کردند.

نکته مهم این است که محققان دریافتند که سلول‌ها تحت تأثیر فرآیند چاپ قرار نگرفتند و پس از چاپ، اکثر سلول‌ها هنوز زنده بودند.

این دستگاه علاوه بر چاپ بیومواد، به عنوان یک دستگاه آندوسکوپی معمولی، برای تمیز کردن ساختارها با استفاده از جت های آب، علامت گذاری ضایعات و تشریح بافت ها نیز عمل می کند.

مای تان تای نویسنده اصلی این مطالعه گفت: در مقایسه با ابزارهای جراحی آندوسکوپی موجود، F3DB توسعه‌یافته به‌عنوان یک ابزار آندوسکوپی همه کاره طراحی شده است که از استفاده از ابزارهای موجود که معمولاً با زمان طولانی‌تر و خطرات عفونت مرتبط هستند جلوگیری می‌کند.

در حال حاضر، هیچ دستگاه تجاری موجود نمی تواند بر روی بافت ها و اندام های داخلی چاپ شود. تیم پشتیبان F3DB می گویند که با توسعه بیشتر، این دستگاه باید برای استفاده توسط متخصصان مراقبت های بهداشتی ظرف پنج تا هفت سال آماده شود.