تاریخچه چاپ زیستی

چاپ زیستی یا بیوپیرینتینگ (Bioprinting) در حقیقت کاربرد زیست-پزشکی الگوسازی سریع (rapid protypin)  و تکنیک های جانبی آن است. در این روش با افزودن رباتیک لایه به لایه سازه های زیستی با کمک رایانه بافت تولید می شود.

استرئولایتوگرافی (stereolithography)

چارلز هال در سال 1984 استرئولایتوگرافی را اختراع کرد. استرئولایتوگرافی امکان ایجاد ساختارهای سه بعدی قابل لمس را از داده های دیجیتال فراهم کرد. استرئولایتوگرافی یک فناوری روبه رشد برای تولید الگو و قطعات تولیدی می باشد که در آن لایه های متوالی مواد روی هم قرار می گیرند و اشکال متفاوتی را ایجاد می کنند.

اکنون این فناوری در زمینه های مختلف بسیاری از قبیل جواهرسازی، طراحی کفش، طراحی صنعتی، معماری، مهندسی سازه، خودروسازی، هوا فضا، دندانسازی و صنایع پزشکی استفاده می شود.

تصویر زیر اولین استخوان فک حاصل از چاپ سه بعدی است که توسط شرکت LayeWise، که تولیدکننده قطعات فلزی است، برای پیوند شدن به یک خانم 83 ساله ی انگلیسی برای اولین بار ساخته شد.

سایتوسکریپسیون Cytoscription در سال 1994 Robert J. Klebe سایتوسکریپسیون را معرفی نمود. این روش به کنترل رایانه ای موضع گیری میکرومتری، دو سلول و پروتئین های اتصالی آنها اتلاق می شود. پروتئین های اتصال دهنده سلول ها، را می توان به جای جوهر در جوهر افشان چاپگر استفاده نمود و موضع گیری پروتئین های اتصالی سلول را در ابعاد میکرو مشخص نمود. سلول ها را می توان با کنترل کامپیوتری ترجمه X و Y جدول و دسته بندی  سلول های فلورسانس کننده جایگزاری نمود.

پزشکی ترمیمی (Regenerative Medicine)

آنتونی آتالا از دانشگاه Wake Forest کارولینای شمالی یک کودک 6 ساله که از بیماری مادرزادی Spina bifida (نقص مادرزادی نخاع) رنج می برد درمان نمود و با ترمیم مثانه با استفاده از داربست ساخته شده و توزیع سلول های  فرد بیمار بر روی آن، بی اختیاری ادرار مفرط را در وی قطع نمود. به این ترتیب آتالا اولین مثانه مهندسی بافت را تولید نمود.

اولین چاپگر زیستی (bioprinter)

توماس بلاند از دانشگاه Clemson جوهرافشان چاپگر را طوری تغییر داد که سلول ها در آن قرار بگیرند و بتواند سلول ها را در سطح داربست توزیع نماید. موفقیت این فناوری در این است که سلول ها با کمک آن می توانند توزیع دقیق و آنی با موادی که داربست را برای نگهداری سلول ها در جایگاه، می سازند، داشته باشند.

مهندسی بافت مستقل از داربست (Scaffol Free)

در سال 2004 Gabor Forgacs فناوری جدیدی را برای مهندسی بافت های سه بعدی تنها با سلول ها و بدون داربست توسعه داد.

بافت های کروی

مفهوم بافت های کروی در سال 2008 توسط Mironova و همکارانش به عنوان بلوک های چاپ اندام  توسعه یافت. میکروبافت ها و بافت های کروی، مواد قابل اندازگیری، در حال تکامل و با ترکیبات بالقوه قابل کنترل و ویژگی های زیستی هستند. بافت های کروی تحت اتصالات بافتی به دقت طی فرایندی بر اساس زیست شناسی پایه  و اصول بیوفیزیکی زیست شناسی تکوین الهام گرفته شده از  خود-مونتاژ شدن مستقیم بافت ها،  کنار هم قرار می گیرند.

اولین چاپگر زیستی تجاری

در سال 2009 اولین چاپگر زیستی تجاری به نام Novogen MMX با استفاده از روش Forgacs توسط شرکت Organovo تولید شد.

در سال 2010 اولین رگ خونی بدون استفاده از داربست با استفاده از چاپ زیستی تولید شد. و در سال 2011 زیربنای کشف دارو و مدل های سه بعدی بیماری از سلول های انسانی توسعه یافت.

منابع:

Robert J. Klebe et al. Cytoscription: Computer controlled micropositioning of cell adhesion proteins and cells. Journal of tissue culture methods 1994, Volume 16, Issue 3-4, pp 189-192.

orgacslab.missouri.edu

Vladimir Mironov  et al. Organ printing: Tissue spheroids as building blocks. Biomaterials 30;12, 2009.

اولین سمپوزیوم چاپ زیستی در مهندسی بافت