چاپ بافتهای انسانی بدون نقص؛ نوآوری مغناطیسی MIT خبرساز شد
پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست موفق به طراحی یک میکسر مغناطیسی جدید شدهاند که میتواند یکنواختترین بافتهای زیستی چاپ سهبعدیشده را تولید کند؛ نوآوریای که به گفته محققان بدون آسیب رساندن به سلولهای زنده یکنواختی جوهرهای زیستی را در تمام مراحل چاپ حفظ میکند.
به گزارش interesting engineering، در فرایند حساس زیستچاپ سهبعدی جاذبه زمین اغلب به یک چالش اساسی تبدیل میشود؛ زیرا سلولهای زنده درون سرنگ چاپگر بهتدریج به سمت پایین تهنشین میشوند. این پدیده میتواند باعث گرفتگی نازلها توزیع نامتوازن سلولها و در نهایت تولید بافتهای ناهمگن شود. اکنون تیمی از محققان MIT راهکاری به نام MagMix ارائه کردهاند که با استفاده از یک سیستم اختلاط مغناطیسی فشرده، یکنواختی جوهرهای زیستی را در طول کل فرایند چاپ حفظ میکند و امکان تولید بافتهای انسانی قابلاعتمادتر و سازگارتر را فراهم میسازد.
سلولها بهطور طبیعی از هیدروژلهای مورد استفاده در زیستچاپ سنگینتر هستند و در جلسات طولانی چاپ بهتدریج تهنشین میشوند.
ریتو رامان، استاد توسعه حرفهای مهندسی بافت در MIT میگوید این تهنشینی سلولی در طول چاپهای طولانی تشدید شده و به گرفتگی نازل، توزیع نابرابر سلولها و تفاوت میان بافتهای چاپشده منجر میشود. به گفته او روشهای فعلی مانند همزدن دستی جوهرهای زیستی پیش از بارگذاری در چاپگر یا استفاده از میکسرهای غیرفعال قادر به حفظ یکنواختی پس از شروع چاپ نیستند. در مقابل MagMix یک راهکار فعال و دقیقتر برای مهندسان زیستی فراهم میکند.
این سیستم از دو بخش اصلی تشکیل شده است: یک ملخ مغناطیسی بسیار کوچک درون سرنگ چاپگر و یک موتور خارجی که یک آهنربای دائمی را در خارج از سرنگ به حرکت در میآورد. این حرکت باعث کنترل ملخ داخلی بدون تماس مستقیم با جوهر زیستی میشود؛ طراحیای که هم خطر آلودگی را کاهش میدهد و هم با بیشتر زیستچاپگرهای استاندارد سازگار است. پژوهشگران با استفاده از شبیهسازیهای رایانهای شکل بهینه ملخ را تعیین کرده و دستگاه را با انواع مختلف جوهرهای زیستی آزمایش کردند. نتایج نشان داد که MagMix میتواند در بیش از ۴۵ دقیقه چاپ مداوم از تهنشینی سلولها جلوگیری کرده، گرفتگی را کاهش دهد و در عین حال بقای سلولی بالا را حفظ کند. همچنین سرعت اختلاط قابل تنظیم است تا تعادلی میان یکنواختی موثر و حداقل فشار بر سلولهای زنده برقرار شود. این تیم حتی با استفاده از این فناوری موفق به چاپ بافتهای عضلانی عملکردی نیز شد.
به باور پژوهشگران بهبود یکنواختی در زیستچاپ میتواند در آینده نیاز به آزمایش روی حیوانات را کاهش دهد، زیرا مدلهای دقیقتر بافتی امکان بررسی ایمنتر داروها و مطالعه بهتر بیماریهای انسانی را فراهم میکنند. سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) نیز علاقه فزایندهای به روشهای جایگزین آزمایش نشان داده است و فناوریهای پیشرفته زیستچاپ میتوانند دسترسی آزمایشگاهها به این مدلها را گسترش دهند.
رامان تاکید میکند که هدف نهایی این پژوهش حرکت بهسوی کاربردهای پزشکی بازساختی است؛ جایی که بافتهای چاپ سهبعدی بتوانند جایگزین بافتهای آسیبدیده یا بیمار شوند و عملکرد سالم بدن را بازگردانند. علاوه بر این محققان به کاربردهای احتمالی این فناوری در حوزه رباتیک نیز اشاره کردهاند؛ از جمله استفاده از عضلات چاپشده برای ساخت ماشینهای زیستهیبرید. به گفته آنان MagMix زیرساخت لازم برای مقیاسپذیری و اطمینانپذیری این کاربردهای پیچیده آینده را فراهم میکند.
انتهای پیام/
