مقدمه‌ای بر چاپ زیستی
چاپ زیستی روشی نوین در مهندسی بافت
تکنیک های مهندسی بافت، چه به طور سنتی و چه نوین تلاش دارند تا بافت هایی با ویژگی های مشابه بافت های طبیعی بسازند. از این رو شبیه سازی زیستی یکی از زمینه های مطرح در مهندسی بافت است. تلاش های مهندسان بافت در جهت ایجاد ساختارهایی با تقلید از ویژگی های بافت های بدن، سبب توسعه روشی نوین تحت عنوان «چاپ زیستی سلول ها و بافت ها» شده است. در این روش به کمک رایانه و چاپگر سه بعدی، توده های سلولی و همچنین بستر رشد، در مکان دقیق و از پیش طراحی شده به صورت لایه های متوالی روی هم قرار داده می شوند. در شرایط بهینه، توده های سلولی در طی فرایند اتصال بافتی به هم پیوسته و ساختار سلولی سه بعدی پیوسته ای را می سازند.
فناوری چاپ زیستی نیازمند سه بخش اصلی می باشد: چاپگر زیستی، جوهر زیستی و کاغذ زیستی.
با توجه به پیشرفت های حاصل در زمینه چاپ زیستی در سال های اخیر، این فناوری توانایی بالایی در ساخت اعضای بدن در آینده خواهد داشت.
علم پزشکی همواره به دنبال راهکارهایی برای ترمیم بافت های آسیب دیده، یا جایگزینی بافت های از دست رفته بوده است به طوری که جایگزین های بافتی بتوانند عملکرد و خصوصیات بافت های اصلی بدن را داشته باشند. یکی از راهکارهایی که در حال حاضر شاید به عنوان روشی معمول جهت جایگزینی بافت های از دست رفته بدن می باشد، پیوند اعضا است. آمار بیمارانی که در لیست انتظار پیوند اعضا هستند به طور چشمگیری در حال افزایش است و این در حالی است که به دلیل منابع محدود عضو، میزان پیوند رشد چشمگیری نداشته است. به علاوه این روش توام با مشکلاتی از قبیل انتقال آلودگی، ایمنی زایی، رد پیوند می باشد. از این رو ایده ایجاد بافت ها با ویژگی های مطلوب در شرایط خارج از بدن بیمار بر مبنای استفاده از سلولهای زنده، به عنوان واحدهای ساختاری، تحت عنوان مهندسی بافت مطرح شد.
امروزه مهندسی بافت به عنوان یکی از فناوری های کاربردی و برتر مطرح است. مهندسی بافت در ابتدا تلاش می کند که با ایجاد بستر ساختاری مناسب (داربست یا scaffold) و قراردادن سلول های مورد نظر سازنده بافت به درون داربست و در نهایت ایجاد شرایط مناسب جهت رشد و تکثیر سلولها، ساختارهای زیستی سه بعدی را در آزمایشگاه تولید نماید. در مرحله بعد ساختار زیست سه بعدی ایجاد شده در بدن بیمار قرار می گیرد و تحت شرایط فیزیولوژیک، به موازات رشد بافت و اتصال به بافت های میزبان، داربست تخریب می شد و بافت به این ترتیب نوسازی و ترمیم می شود. با وجود جوان بودن فناوری مهندسی بافت، این دیدگاه امروزه به عنوان مهندسی بافت سنتی در نظر گرفته می شود.
:: شمایی از مراحل مهندسی بافت::
در مهندسی بافت سنتی عمده تلاش در جهت ساخت ساختارهای سه بعدی و متخلخل سخت با استفاده از مواد زیستی یا مواد زیست سازگار است که بتواند شرایط لازم را برای برهمکنش با سلول ها، پشتیبانی مکانیکی از آنها و به طور کل تامین یک فضا و بستر مناسب جهت رشد و شکل گیری بافت جدید را فراهم کند. تحقیقات در زمینه مهندسی بافت سنتی به انتخاب نوع بیومتریال ها، استفاده از روش های مختلف برای ایجاد ساختارهای متخلخل، تغییر پارامترهای مکانیکی داربست ها و بهینه سازی برهمکنش سلولها با بیومتریال از طریق روش های اصلاح سطح معطوف شده است.
در قدم بعد تلاش های مهندسی بافت بر پایه داربست به سمت طراحی داربست های مهندسی شده با استفاده از ابزارهای نوین با قابلیت ایجاد اشکال و هندسه متناسب با بافت میزبان و یا بافت از دست رفته، معطوف شد. در این تکنیک ها ساخت داربست ها با دقت فضایی بیشتر با هندسه از قبل طراحی شده بر مبنای اطلاعات به دست آمده از تصویر برداری های پزشکی انجام پذیر است. این روش ها تحت عنوان روش های الگوسازی سریع (Rapid prototyping) دسته بندی می شوند.
حتی با داشتن یک داربست ایده آل موانع بعدی شامل تغذیه یا قرار دهی یکنواخت سلول های مورد نظر در ساختار داربست است، پابرجا ست. تحقیقات نشان داده است که موفقیت یک ساختار مهندسی شده بافتی وابسته به توزیع یکنواخت و کافی سلول ها بر بستر رشدشان است.
توسعه روش های مهندسی بافت به سمت ایجاد ساختارهایی با تقلید از ویژگی های بافت های بدن و حذف نیاز به داربست، سبب شکل گیری روشی نوین در مهندسی بافت تحت عنوان «چاپ زیستی سلول ها و بافت ها» شده است.
سمانه سادات عنایتی
بخش دانش و زندگی تبیان
منابع:
1. فخرزاده و همکاران. مجله دیابت و لیپید ایران. 1390؛ دوره 10 شماره 6
2. Niklason, LE. "Prospects for Organ and Tissue Replacement." JAMA 2001; 285(5): 573-76.
3. Lalan S. Tissue Engineering and Its Potential Impact on Surgery." World J Sur 2001; 25: 1458–66.
4. Bonassar LJ, Vacanti CA. Tissue Engineering: The First Decade and Beyond. J Cell Biochem Supp 1998; 30/31: 297–303.
5. Fuchs JR. Tissue Engineering: A 21st Century Solution to Surgical Reconstruction. Ann Thorac Surg 2001; 72 (2): 577–91.
مطالب مرتبط:
