وفقًا لدراسة نُشرت في عدد 2 أغسطس من Science ، اتخذ العلماء خطوة مهمة نحو القدرة على إجراء طباعة حيوية ثلاثية الأبعاد للأعضاء الوظيفية بعد أن ابتكر الباحثون طريقة لإعادة بناء خطوة مكونات قلب الإنسان.
طور باحثون في جامعة كارنيجي ميلون نسخة متقدمة من تقنية التضمين العكسي الحر للهيدروجيلات المعلقة (FRESH) ، وهي عبارة عن كولاجين مطبوع ثلاثي الأبعاد غير مسبوق يبني أجزاء من قلب الإنسان ، من الأوعية الدموية الصغيرة إلى الصمامات إلى البطينين. يهزم. حصلت مؤخرًا على براءة اختراع أمريكية 10،150،258 ، تم ترخيص تقنية FRESH من قبل FluidForm ، وتلتزم FluidForm بتوسيع قدرات الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل كبير.
قال البروفيسور آدم فاينبرج ، كبير مسؤولي التكنولوجيا والمؤسس المشارك لشركة FluidForm ، و Carnegie Mellon ، مجموعة Resident Biomaterials and Treatment Group: "لدينا الآن القدرة على بناء الهياكل التي تعيد إنتاج الخصائص الهيكلية والميكانيكية والبيولوجية الرئيسية للمنظمات المحلية". المكان الذي اكتملت فيه الدراسة. "لا تزال هناك العديد من التحديات التي يجب التغلب عليها للحصول على أعضاء ثلاثية الأبعاد مُصنَّعة بالهندسة الحيوية ، ولكن هذا البحث يمثل خطوة مهمة إلى الأمام."
على الرغم من أن الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد قد حققت إنجازات مهمة ، إلا أن الطباعة المباشرة للخلايا الحية والمواد الحيوية اللينة قد أثبتت صعوبة. العقبة الرئيسية هي دعم المواد الحيوية اللينة والديناميكية أثناء عملية الطباعة لتحقيق الدقة والدقة اللازمتين لإعادة بناء الهياكل والوظائف المعقدة ثلاثية الأبعاد.
تستخدم FRESH طريقة طباعة مضمنة لحل هذا التحدي باستخدام هلام دعم مؤقت ، مما يجعل من الممكن طباعة سقالات معقدة باستخدام أشكال أصلية غير معدلة من الكولاجين ثلاثي الأبعاد. في الماضي ، كان الباحثون محدودين لأن المواد اللينة كان من الصعب طباعتها بدقة عالية لعدة طبقات بسبب الترهل.
بقيادة المؤسس المشارك وشريكي مؤسسي فلويدفورم أندرو لي وأندرو هدسون ، تغلب تسعة أعضاء من فريق كارنيجي ميلون على هذه العقبات من خلال تطوير طريقة لدفع التجميع الذاتي للكولاجين باستخدام تغييرات سريعة في درجة الحموضة.
يعتمد قلب FRESH 3D المطبوع حيويًا على التصوير بالرنين المغناطيسي البشري ويعيد إنتاج تشريح خاص بالمريض بدقة. أظهرت البطينات الأصغر لخلايا عضلات القلب البشرية المطبوعة تقلصًا متزامنًا وانتشارًا محتملاً للعمل الاتجاهي وسماكة الجدار بنسبة 14 بالمائة خلال ذروة الانكماش. ومع ذلك ، لا تزال هناك تحديات ، بما في ذلك مليارات الخلايا اللازمة لإنتاج أنسجة ثلاثية الأبعاد أكبر حجمًا ، وحجم التصنيع ، وعملية مراقبة الترجمة السريرية غير المحددة.
على الرغم من أن قلب الإنسان يستخدم لإثبات المفهوم ، فإن طباعة الكولاجين والمواد الحيوية اللينة الأخرى هي منصة من المرجح أن تبني سقالات متقدمة لأنظمة الأنسجة والأعضاء المختلفة.
قال مايك غرافيو ، الرئيس التنفيذي لشركة FluidForm ، "إن FluidForm فخورة جدًا بالبحث في Feinberg Labs". "تتيح تقنية FRESH التي طورتها جامعة كارنيجي ميلون للطابعات الحيوية تحقيق هيكلية ودقة ودقة غير مسبوقة ، مما يتيح قفزة هائلة في هذا المجال. ويسعدنا جدًا أن نقدم هذا للباحثين في جميع أنحاء العالم. التكنولوجيا."
تقوم FluidForm بتسويق تكنولوجيا FRESH من خلال منتجها الأول LifeSupport (TM) bioprinting support gel ، مما يمكّن الباحثين في جميع أنحاء العالم من الحصول على طباعة حيوية ثلاثية الأبعاد فعالة للكولاجين والخلايا والمواد الحيوية المختلفة.
