مهندسان پزشکی در دانشگاه ملبورن موفق به توسعه یک سیستم پیشرفته چاپ زیستی سهبعدی شدهاند که قادر است در مدت زمانی بسیار کوتاه، ساختارهایی تولید کند که از نظر ویژگیهای فیزیکی و سلولی، بسیار شبیه به بافتهای مختلف بدن انسان باشند. این بافتها میتوانند از بافتهای نرم مغز گرفته تا بافتهای سختی مانند غضروف و استخوان را شامل شوند.
این فناوری نوین ابزاری قدرتمند در اختیار پژوهشگران سرطان قرار میدهد تا ارگانها و بافتها را بهطور دقیق شبیهسازی کنند؛ امری که نه تنها باعث بهبود پیشبینی پاسخ به داروها میشود، بلکه به توسعه درمانهای جدید نیز کمک کرده و میتواند وابستگی به آزمایشهای حیوانی را کاهش دهد.
دکتر دیوید کالینز، سرپرست آزمایشگاه Collins BioMicrosystems در دانشگاه ملبورن، اظهار داشت: «علاوه بر افزایش چشمگیر سرعت چاپ، این فناوری ما را قادر میسازد که مکان قرارگیری سلولها درون ساختارهای چاپشده را کنترل کنیم؛ مسئلهای که یکی از دلایل اصلی شکست بیشتر چاپگرهای زیستی فعلی در بازسازی دقیق بافتهای انسانی است.»
وی افزود: «همانطور که اجزای مکانیکی یک خودرو باید دقیقاً در جای خود قرار گیرند تا به درستی عمل کنند، سلولها نیز در بافتهای بدن باید بهصورت دقیق چیده شوند. در حالیکه بیشتر بیوپرینترهای موجود، بهطور طبیعی منتظر همتراز شدن سلولها بدون راهنما هستند، ما از روشی استفاده میکنیم که با کمک امواج صوتی حاصل از یک حباب لرزاننده، سلولها را در مکان مورد نظر خود قرار میدهد و بدین ترتیب زمینهای مناسب برای رشد بافتهای پیچیده انسانی فراهم میسازد.»
در حالیکه بیوپرینترهای تجاری موجود از روش لایهبهلایه استفاده میکنند که ممکن است ساعتها به طول انجامد و حیات سلولها را در فرآیند چاپ به خطر بیندازد، همچنین نیاز به انتقال ساختار چاپشده به پلیتهای آزمایشگاهی دارد که ممکن است به آنها آسیب وارد کند، تیم دانشگاه ملبورن روشی انقلابی ارائه کرده است.
این تیم از یک سیستم نوری پیشرفته استفاده کرده است که جایگزین روش لایهلایه شده و با کمک حبابهای لرزاننده، ساختارهای سلولی را تنها در چند ثانیه چاپ میکند؛ که این فرآیند حدود ۳۵۰ برابر سریعتر از روشهای فعلی است. این چاپگر، ساختار را مستقیماً در پلیتهای استاندارد آزمایشگاهی چاپ میکند که باعث حفظ استریل بودن محیط و بقای بیشتر سلولها میشود و نیاز به جابهجایی فیزیکی را از بین میبرد.
کالم ویدلر، دانشجوی دکترای پیشرو در این پژوهش، میگوید: «اگرچه زیستشناسان همواره به پتانسیل بالای چاپ زیستی واقف بودهاند، اما تاکنون این تکنولوژی تنها در کاربردهایی با بازدهی بسیار پایین استفاده شده است. ما فناوری خود را با هدف برطرف کردن این محدودیتها طراحی کردهایم تا سرعت، دقت و ثبات فرآیند را به شکل چشمگیری ارتقاء دهیم. این نوآوری پلی حیاتی میان پژوهشهای آزمایشگاهی و درمانهای بالینی ایجاد میکند.»
تاکنون حدود ۶۰ پژوهشگر از مؤسساتی نظیر مرکز سرطان پیتر مککالوم، دانشکده پزشکی هاروارد و مرکز سرطان اسلون کترینگ با این فناوری در تعامل بودهاند و بازخوردهای آنها بسیار مثبت بوده است.
