چاپ سه بعدی بافت اعضای انسان در ابعاد یک درایو یو اس‌ بی

دانشمندان با استفاده از سیستم‌های میکروفیزیولوژیک یا عضوهای مصنوعی می‌توانند بدون نیاز به آزمایش روی حیوانات، اثرات داروها، مواد آرایشی و بیماری‌ها را روی بدن انسان بررسی کنند. مشکل این جاست که تولید و بازیابی داده‌ها از آن‌ها فرایندی زمان‌بر و پرهزینه است. اکنون دانشمندان دانشگاه هاروارد مواد جدیدی را تولید کرده‌اند که به آن‌ها امکان می‌دهد از قطعات و حسگرهای یکپارچه پرینت سه بعدی تهیه کنند.

ابن عضوهای مصنوعی با اندازه‌ای در حد یک درایو یو اس بی، از سلول‌های زنده‌ی انسانی استفاده می‌کنند تا عملکرد عضوهایی چون ریه، روده، جفت جنین و قلب و نارسایی‌هایی همچون بیماری قلبی را شبیه‌سازی کنند. ساخت چیپ‌ها فرایندی ظریف و پیچیده است و جهت جمع‌آوری اطلاعات به میکروسکوپ و دوربین‌های پرسرعت نیاز دارد.

به گفته‌ی تراویس بازبی (Travis Busbee)، یکی از نویسندگان مقاله «رویکرد ما رسیدگی هم زمان به این دو چالش به وسیله‌ی تولید دیجیتال بود. با توسعه‌ی جوهرهای قابل پرینت جدید برای پرینت‌های سه بعدی چند ماده‌ای، قادر خواهیم بود فرایند تولید را خودکار کرده و هم‌زمان پیچیدگی قطعات را نیز افزایش دهیم».

تیم هاروارد در کل 6 ماده با قابلیت پرینت سه بعدی توسعه داده‌اند که می‌تواند ساختار بافت قلب انسان را با حسگرهای نرم فشاری درونش شبیه سازی کند. آن‌ها در یک فرایند خودکار و یک مرحله‌ای قابل پرینت هستند.

به گفته‌ی جنیفر لویس (Jennifer Lewis)، دیگر نویسنده‌ی مقاله «ما مرزهای پرینت سه بعدی را با توسعه و یکپارچه‌سازی مواد کاربردی متعدد در قطعات پرینت شده جابه‌جا می‌کنیم. این مطالعه، نشان می‌دهد که چگونه پلتفرم ما می‌تواند جهت ساخت چیپ‌هایی کاملا کاربردی برای غربالگری داروها و مدل‌سازی بیماری‌ها استفاده شود».

حسگرهای گنجانده شده به پژوهشگران امکان می‌دهد که بافت را به مرور زمان بررسی کنند. به ویژه چگونگی تغییر فشار انقباضی و تاثیر تماس طولانی مدت سموم بر عضوها بررسی می‌شود.

یوهان اولریک لیند (Johan Ulrik Lind)، نویسنده‌ی اول مقاله و دانشجوی فوق دکتری گروه مهندسی و علوم کاربردی جان. ا. پالسون (John A. Paulson) در دانشگاه هاروارد می‌گوید: «پژوهشگران اغلب هنگام کار روی تغییرات تدریجی که در طول رشد بافت قلب و بلوغ آن رخ می‌دهد، از فرایند‌های در جریان بی اطلاع می‌مانند. زیرا راهی آسان و غیرتخریبی برای اندازه گیری عملکرد کاربردی بافت وجود ندارد. این حسگرهای یکپارچه به پژوهشگران امکان می‌دهد تا به صورت مداوم و در همان حین که بافت رشد می‌کند و عملکرد خود را بهبود می‌بخشد، اطلاعات جمع‌آوری کنند. آن‌ها به شکلی تکرارپذیر، مطالعه روی تاثیرات تدریجی تماس طولانی مدت با سموم را ممکن می‌سازند».

این پژوهش در مجله (Nature Materials) چاپ شده است.