کاربرد محصولات چاپ زیستی

چندین کابرد عملی عمده برای فناوری چاپ زیستی وجود دارد. ایجاد بافت های مناسب دو بعدی در آزمون های درون آزمایشگاهی و برون تن، می تواند ابزاری مناسب برای مطالعات سلولی و بررسی های دارویی فراهم سازد و از سوی دیگر هزینه ها را کاهش دهد. همچنین مدل های بافتی چاپ شده می تواند از سلول های خود فرد گرفته شود. ساخت بافت های سه بعدی در حالت ایده آل می تواند مشکل پیوند اعضا را حل  نماید و از شمار بیماران در نوبت برای درخواست اعضای اهدایی بکاهد.

چاپ زیستی، راه حلی برای حل مشکل رگ زایی

رگ زایی مهمترین و دشوارترین بخش یک فرایند مهندسی بافت است. Korgh دانمارکی برنده جایزه نوبل پزشکی، اثبات کرد که دانسیته عروق در یک بافت برای تامین اکسیژن کافی، یک عامل بسیار حیاتی است.

دو استراتژی جهت فائق آمدن بر مشکل رگزایی در مهندسی بافت مطرح است: یکی مشارکت عوامل رشد عروقی در داربست ها برای تحریک رگ زایی پس از کاشت ساختار درون بدن می باشد و دیگری تغذیه ایمپلنت با سلول های اندوتلیال است. هیچ یک از این استراتژی ها نمی تواند به طور رضایت بخشی اصلاح کننده باشد، زیرا نرخ ایجاد عروق درون بافت ها به طور طبیعی بسیار کند است.

با توجه به نیاز ایجاد ساختارهای عروق شاخه ای در بافت های چاپ شده اولین و مهم ترین گام، چاپ ساختارهای لوله ای است. در حالت عملی می توان از کنار هم قرار دادن توده های سلول های اندوتلیال در سه بعد و جوش خوردن آنها در دوجهت صفحه ای و عمودی، لوله های رگی را ایجاد نمود.

::نقشه مسیر برای تحقق رسیدن به حل مشکل رگزایی در چاپ زیست::

فناوری چاپ زیستی فرصت و شانس ویژه ای را برای چاپ ساختارهای عروقی درون بافتی طی فرایند چاپ فراهم می کند. هنگامی که بافت به همراه شبکه ای از عروق تعبیه شده چاپ شد باید بلافاصله تحت جریان پرفیوژن قرار گیرد.

در جدید ترین کار انجام شده Forgacs و همکارانش طی یک تلاش موفقیت آمیز توانستند ساختار عروقی شاخه دار را توسط چاپ توده های سلولی فیبروبلاست پوست انسان ایجاد کنند. بنابراین می توان نتیجه گرفت که چاپ ساختارهای لول ای مانند رگ ها می تواند آغلز خوبی برای اثبات عملی بودن این فناوری باشد.

::ساختار یک رگ چاپ شده با شاخه های عروقی با استفاده از کنار هم قرار دادن توده های سلولی فیبروبلاست (راست) و تشکیل موفق رگ پیوسته پس از شش روز (چپ)::

در حالت بسیار ایده آل، پس از چاپ بافت ها، اگر رویای ساخت اندام های پیچیده انسان توسط این شیوه محقق شود، می تواند مزایای زیر را به دنبال داشته باشد:

1.تولید عضو و رفع نیاز اهدای عضو: کمبود اعضا در پیوند عضو می تواند مهم ترین دلیل عملی جهت توسعه مهندسی بافت باشد. پیشرفت های اخیر بر پایه سلول های بنیادی، مهندسی بافت را به سمت پزشکی احیا کننده (regenerative medicine) سوق داد.  ساخت اندام از سلول های خود بیمار راهکاری بسیار امیدوار کننده است که مشکل کمبود اعضا را حل خواهد نمود.

2. پایش داروها : یکی از پُر مزیت ترین کاربردهای چاپ اعضا، تست داروها است. وقتی اعضا چاپ شده انسان ساخته شود، می تواند به راحتی در پایش و آزمون، بدون هیچ مشکل اخلاقی، که در مورد تست داروها بر روی انسان های زنده مطرح است، مورد استفاده قرار گیرد. در حال حاضر از بیوپسی (نمونه بافت زنده) بیماران برای تست داروها استفاده می شود. با استفاده از فناوری چاپ زیستی می توان مدل های بافتی سه بعدی را ایجاد کرد تا جایگزین بافت بیمار شود. این روش نسبت به تست های حیوانی بسیار مفیدتر و دقیق تر می باشد و از طرفی سبب کاهش هزینه ها می گردد. همچنین اعضای چاپ شده نسبت به کشت های دو بعدی ساختارهای پیچیده تری را ایجاد می کنند که بسیار کاراتر خواهد بود.

3. مصارف آرایش: زیباسازی و پرورش اندام یک صنعت در حال رشد است و با افزایش سن جمعیت در حال رشد، افزایش خواهد یافت. چاپ اندام، ابزاری توانمند برای اصلاح و دوباره سازی بدن انسان خواهد بود. پیش گویی اینکه روزی تغییر بدن مانند تغییر لباس امری روتین خواهد شد، دور از انتظار نیست.

سمانه سادات عنایتی

بخش دانش و زندگی تبیان

منابع:

Cui1 X, Boland T. Human Microvasculature Fabrication Using Thermal Inkjet Technology. Biomaterials 2009; 30: 6221–7.

Vladimir Mironov  et al. Organ printing: Tissue spheroids as building blocks. Biomaterials 30;12, 2009. Fakhrzadeh H, Imani R. Iranian Journal of Diabetes and Lipid Disorders.Volume 10, No6 2011.

Bradley R. Ringeisen · Barry J. Spargo. Cell and Organ Printing. Springer.