چاپ زیستی

چاپ زیستی روشی برای ساخت بافت های زنده از طریق چاپ سه بعدی (3D) سلول ها است.و اگرچه از چاپ سه بعدی معمولی الگوبرداری شده ، بسیار پیچیده تر است چراکه بازآفرینی بافت ها و اندام ها نیاز به بازسازی ساختار ها و فرایند های درون بافتی دارد.مثلا شبکه های سیگنالینگ،فعل و انفعالات سلولی ، فعالیت فیزیولوژیکی سلول ها و ..

کاربردها:

برای تست درمان های مختلف ، تحقیقات سرطان یا ارزیابی دارو ها میتوان از این بافت ها استفاده کرد و نیاز به آزمایشات حیوانی را کاهش داد.

با برطرف کردن چالش ها و ایراد های این روش،  مشکلات اهدا و پیوند عضو و ترمیم بافت  تاحدودی رفع میشود.

یکی دیگر از زمینه های مهم چاپ زیستی ، ایجاد دریچه های قلب است زیرا این دریچه ها از قابلیت بازسازی برخوردار نیستندو در صورت آسیب دیدن باید با پروتز های مکانیکی یا بیولوژیکی جایگزین شوند.

تفاوت چاپ سه بعدی و بیوپرینت ، استفاده از جوهرهای زیستی است.جوهر های زیستی یا مصنوعی هستند(ساخته شده از پلاستیک) یا طبیعی (ترکیبی از سلول ها و فاکتور های رشد مثل لاکتیک اسید و پروتئین) و یا مخلوطی از این دو.

چاپگرهای سه بعدی معمولا از جوهر های غیرزیست سازگار استفاده میکنند که حاوی حلال های آلی سمی هستند یا در شرایط سخت محیطی ساخته میشوند.

اساس کار این چاپگرها به هم زنجیر کردن لایه های سلولی است.

مراحل چاپ:

1-مدل سازی:برای بدست آوردن ابعاد دقیق بافت، مدلی از اندام با استفاده از تصاویر MRI  یا سی تی اسکن رسم میشود.

2-مدل سازی سه بعدی:طرحی از اندام با جزئیات دقیق هر لایه توسط نرم افزار اتوکد ساخته میشود.

3-اماده سازی جوهر زیستی:ترکیب سلول های زنده در یک پایه ی سازگار مثل کلاژن نانوسلولز  ابریشم  ژلاتین و هیالوران.

4-پرینت:قرار دادن لایه لایه جوهرزیستی روی هم

یعنی چاپگر دقیقا سلول ها، پروتئین ها، DNA ، ذرات دارو، فاکتورهای رشد و ذرات فعال بیولوژیکی را در مکان مناسبی روی یک داربست سه بعدی قرار میدهد و تولید و تشکیل بافت را هدایت میکند.

5-انجماد:با لامپ uv  یا مواد شیمیایی مختلف نمونه را پایدار میکنند.

 

پس از چاپ:

محصول پرینت شده دقیقا همان بافت یا اندامی نیست که بتوان برای کاشت روی بدن انسان آن را به کار برد و باید در یک راکتور زیستی دچار تغییراتی شود.

این راکتور ها سلول ها را به سرعت به بلوغ میرسانند ، ارگان پرینت شده را پایدار میکنند و احتمال پیوند موفق را افزایش میدهند.

 

با این حال چاپ زیستی  اندامهای عملکردی یک کار چالش برانگیز است زیرا نیاز به اتصال به شبکه عروقی ، رگها و مویرگ ها دارد.

یکی از چالش های این روش زنده نگه داشتن سلول ها و تولید یک ماتریکس سلولی مناسب در طول مراحل پرینت است برای برطرف کردن این معضل لازم است پرینت بافت در شرایط استریل صورت بگیرد و ماکروژل های غنی شده با ویتامین ها و پروتئین ها برای زنده ماندن بافت، در محیط قرار گیرند.

یکی دیگر از چالش ها مشکلاتی است که هنگام جراحی بافت های چاپ زیستی پیش می آید و راه حلی تا به حال برای آن ارائه نشده.

با این وجود تا به حال چندین بافت نازک و توخالی مانند رگ های خونی و بافت هایی که نیاز به عروق و غضروف ندارند و اندام های کبد ، کلیه و پوست با موفقیت چاپ شده اند.

منابع:

1-Vladimir Mironov, Dr. Nuno Reis, and Brian Derby.Tissue Engineering.Apr 2006.

2-Bengi Yilmaz,Ans Al Rashid,Younss Ait Mou,Zafer Evis,Muammer koc. Bioprinting: A review of processes, materials and applications. 13 May 2021

3-geniranlab.ir

4-honam.ir