فناوری چاپ سه‌بعدی به یاری فضانوردان می‌آید

نیازی به گفتن نیست که در فضا هیچ پزشکی وجود ندارد و البته این یک مشکل به‌حساب می‌آید، به‌خصوص آنکه این محیط خشن احتمال بروز آسیب در فضانوردان را بیشتر می‌کند. اکنون پژوهشگرانی از دانشگاه فنی درسدن روش چاپ زیستی سه‌بعدی جدیدی را برای استفاده در فضا توسعه داده‌اند که بافت‌های جدید استخوان و پوست را از منابع در دسترس فضانوردان تولید می‌کند.

زندگی برای فضانوردانی که در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) زندگی می‌کند، آسان نیست. انسان‌ برای زندگی روی جاذبه‌ی زمین تکامل پیدا کرده‌ است بنابراین هنگامی که بدن ما از این محیط جدا شود، عملکرد مناسبی نخواهد داشت. مایعات آن‌طور که باید در بدن حرکت نخواهند کرد، ماهیچه‌ها خشک می‌شوند، توده‌ی استخوانی کاهش یافته و دربرابر شکستگی‌ها آسیب‌پذیرتر می‌شود.

نمونه‌ی استخوان چاپ سه‌بعدی

فناوری چاپ زیستی سه‌بعدی که روی زمین به جراحان و پزشکان در ترمیم زخم‌ها و حتی چاپ اندام‌های کارآمد جدید برای پیوند عضو کمک می‌کند، می‌تواند مزایای فراوانی برای فضانوردان به‌همراه داشته باشد. این فناوری هم‌اکنون برای استفاده در فضا درنظر گرفته شده و قرار است در ساخت ابزارها و حتی پناهگاه از خاک مریخ به فضانوردان کمک کند.

پژوهشگران با هدف فراهم آوردن این امکان که فضانوردان بتوانند تکه‌های پوست را برای التیام زخم‌ها و قطعات استخوانی را برای ترمیم شکستگی‌ها ایجاد کنند، سعی کردند فناوری چاپ سه‌بعدی را توسعه دهند؛ اما دو مانع سر راه آن‌ها وجود داشت. نخست، منبع مواد مورد استفاده برای چاپ زیستی یا همان جوهرهای زیستی در فضا و دوم، رفع مشکل حرکت مایع در شرایط ریزگرانش بود. پژوهشگران برای حل مشکل اول پیشنهاد کرده‌اند که خود فضانوردان می‌توانند منبعی برای جوهر زیستی باشند. پلاسمای خون می‌تواند برای تولید سلول‌های پوست استفاده شود در حالیکه سلول‌های بنیادی می‌توانند به استخوان تبدیل شوند. نیوس کوبو، یکی از اعضای این پروژه می‌گوید:

سلول‌های پوستی می‌توانند با استفاده از پلاسمای خون به‌عنوان یک جوهر زیستی غنی از مواد مغذی چاپ زیستی شوند که به‌آسانی از بدن فضانوردان قابل دریافت است. تولید نمونه‌ی استخوانی شامل چاپ سلول‌های بنیادی انسانی با یک ترکیب مشابه جوهر زیستی به‌علاوه‌ی سیمان استخوانی کلسیم فسفات به‌عنوان ماده‌ی حمایت‌کننده‌ی ساختاری است که در جریان مرحله‌ی رشد جذب خواهد شد.

نمونه‌ی پوست چاپ سه‌بعدی 

مشکل دوم یعنی ریزگرانش با تغییر وسکوزیته‌ی جوهر زیستی حاصل از پلاسما که به‌طور معمول کاملا مایع است، برطرف می‌شود. پژوهشگران متیل سلولز و آلژینات را به ترکیب افزودند که موجب افزایش ویسکوزیته‌ی جوهر و مانع از جریان یافتن آن در هر جایی می‌شوند. این ترکیبات می‌توانند از گیاهان و جلبک‌هایی گرفته شود که احتمالا فضانوردان در سفرهای طولانی آن را به‌همراه دارند. درحالی‌که ما نمی‌توانیم به‌طور مصنوعی یک محیط دارای گرانش پایین را روی زمین ایجاد کنیم، پژوهشگران نشان دادند که جوهر زیستی جدید وقتی وارد چاپگر سه‌بعدی می‌شود، از آن سرریز نخواهد شد و این ترکیب برای استفاده در فضا مناسب است. کوبو می‌گوید:

قابلیت چاپ زیستی سه‌بعدی به فضانوردان این امکان را خواهد داد که به‌محض ایجاد وضعیت‌های اضطراری پزشکی دربرابر آن واکنش نشان دهند. برای مثال، درمورد سوختگی‌ها به‌جای پیوند پوست از محل دیگر بدن که می‌تواند موجب آسیب ثانویه‌ای شود که شاید به‌راحتی در آن محیط ترمیم نشود، پوست جدید می‌تواند با روش چاپ سه‌بعدی ایجاد شود. یا درمورد شکستگی‌های استخوان که به‌علت بی‌وزنی در فضا احتمال وقوع آن بیشتر است، همراه‌با گرانش جزئی موجود روی مریخ، استخوان جایگزین می‌تواند وارد بخش آسیب‌دیده شود. در تمام موارد، مواد مورد استفاده برای چاپ زیستی از خود فضانوردان منشا خواهد گرفت؛ بنابراین مشکلی در ارتباط با رد پیوند وجود نخواهد داشت.

طرز کار این چاپ‌گر سه‌بعدی را می‌توانید در ویدئوی زیر تماشا کنید: