ساخت بافت‌های چاپ ۳بعدی بدن که می‌توانند در فریزر نگهداری شوند!

به گزارش مدیکال اکسپرس، یکی از موانع اصلی بررسی گسترده و استفاده بالینی از بافت‌های سه‌بعدی، ماندگاری کوتاه آنها است که امکان دارد بین چند ساعت تا چند روز باشد. در مورد پیوند عضو، بافت ساخته شده با چاپ سه‌بعدی باید به سرعت به محل مورد نیاز منتقل شود؛ در غیر این صورت دوام نخواهد داشت.

پژوهشگران "بیمارستان زنان و بریگهام"(BWH) و "مدرسه پزشکی هاروارد"(Harvard Medical School)، ترکیب چاپ زیستی سه‌بعدی با روش‌های نگهدارنده سرما را به کار گرفتند تا بافت‌هایی را ایجاد کنند که می‌توان آنها را در فریزر در دمای منفی ۱۹۶ درجه سلسیوس نگه داشت و سپس در عرض چند دقیقه، آنها را برای استفاده فوری گرم کرد.

"شرایک ژانگ"(Shrike Zhang)، مهندس زیست‌پزشکی بیمارستان زنان و بریگهام و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: در مورد چاپ زیستی معمولی، اساسا هیچ ماندگاری وجود ندارد. اندام تولید شده با این روش، فقط چاپ می‌شوند و سپس مورد استفاده قرار می‌گیرند. با روش "کرایوبیوپرینتینگ"(Cryobioprinting) می‌توان اندام را چاپ کرد و تا زمان مورد نظر در حالت یخ‌زده نگه داشت.

استفاده از چاپ‌زیستی سه‌بعدی برای ایجاد بافت مصنوعی انسان، برای نخستین بار بیست سال پیش ظاهر شد. در این روش، مانند چاپ سه‌بعدی معمولی، جوهر لایه به لایه و از طریق یک نازل، روی قالب از پیش تعیین‌شده قرار می‌گیرد. در چاپ زیستی، جوهر معمولا از چارچوبی شبیه به ژلاتین تشکیل می‌شود. کرایوبیوپرینتینگ به همین صورت عمل می‌کند، با این تفاوت که چاپ مستقیما روی یک صفحه سرد انجام می‌گیرد که در دمای تا منفی ۲۰ درجه سلسیوس نگهداری می‌شود. بافت‌ها پس از چاپ، بلافاصله به شرایط برودتی برای نگهداری بلندمدت منتقل می‌شوند.

چاپ در دماهای پایین، این مزیت را دارد که به کمک آن می‌توان شکل‌های پیچیده‌تری نسبت به روش‌های چاپ زیستی سنتی ایجاد کرد. ژانگ ادامه داد: جوهر زیستی در عرض چند میلی ثانیه پس از رسیدن به صفحه سرد، منجمد می‌شود؛ بنابراین زمانی برای از دست دادن شکل ابتدایی خود ندارد. سپس می‌توان لایه‌ها را روی هم قرار داد تا نهایتا یک ساختار سه‌بعدی مستقل ایجاد شود که می‌تواند وزن خود را تحمل کند.

استفاده از دماهای برودتی می‌تواند محدودیت‌های مربوط به انواع جوهر زیستی را برطرف ‌کند. در روش‌های چاپ زیستی مرسوم، جوهر زیستی باید چسبناک باشد تا شکل خود را حفظ کند اما در دمای پایین‌تر، بیشتر سیالات به طور طبیعی چسبناک‌تر هستند.

سلول‌ها برای زنده ماندن در دماهای برودتی باید با یک عامل نگهدارنده سرمایی همراه باشند که از "شوک اسمزی"(osmotic shock) جلوگیری می‌کند و تشکیل شدن کریستال‌های یخ را که می‌تواند به غشای سلولی آنها آسیب برساند، محدود می‌کند. ژانگ و گروهش، بیشتر تلاش‌های خود را بر یافتن ترکیبی از عوامل نگهدارنده سرمایی متمرکز کردند که بالاترین قابلیت زنده‌ ماندن سلولی را فراهم می‌کنند.

آنها نشان دادند که بافت‌ها می‌توانند حداقل سه ماه پیش از این که دوباره به زندگی بازگردند، دوام بیاورند. ژانگ گفت: احیای بافت‌ها بسیار ساده است. این کار مانند احیای هر نوع سلول منجمد شده است. کافی است که سلول‌ها به یک محیط گرم بازگردانده شوند و سپس، تحت فرآیند فوری گرم کردن قرار بگیرند.

ژانگ و همکارانش برای نشان دادن این که بافت‌ها می‌توانند عملکرد اصلی خود را حفظ کنند، مجموعه‌ای از آزمایش‌ها را در مورد زنده ماندن سلول انجام دادند که نشان داد سلول‌ها می‌توانند به حالت پیش بازگردند.

در آینده، بافت‌های چاپ‌زیستی سه بعدی ممکن است به‌ عنوان مدل‌های واقعی برای آزمایش داروهای جدید یا کمک به بیمارانی که پس از آسیب یا بیماری به بافت‌های جایگزین نیاز دارند، عمل کنند. توانایی منجمد کردن بافت‌های چاپ‌شده زیستی برای مدت زمان طولانی، همکاری بیشتر میان پژوهشگران را برای توسعه این برنامه‌ها و امکان ذخیره‌سازی طولانی‌تر برای استفاده در آزمایش‌های بالینی ممکن می‌سازد.

این پژوهش، در مجله "Matter" به چاپ رسید.