16.03.2016

يعد Bioprinting اتجاهًا جديدًا نسبيًا في تطوير الطب ، والذي ظهر بسبب التطور السريع لتقنيات المضافة.

يعمل العلماء في جميع أنحاء العالم حاليًا بجد لإنشاء طابعات متعددة الوظائف يمكنها طباعة أعضاء عملية مثل القلب والكلى والكبد.

يشار إلى أن النماذج الأولية للطابعات الحيوية قادرة اليوم على طباعة العظام والغضاريف ، فضلاً عن إنتاج منتجات غذائية بيولوجية معقدة ، والتي تشمل الدهون والبروتينات والكربوهيدرات والفيتامينات.

من طابعة مكتبية إلى آلة ميكانيكية حيوية معقدة

كانت الطابعات الحيوية الأولى بعيدة عن الكمال. في التجارب الأولى ، استخدم العلماء أجهزة نفث الحبر التقليدية لسطح المكتب ، والتي تم تحديثها في ظروف العمل.

في عام 2000 ، أعاد المهندس الحيوي Thomas Boland تكوين طابعات Lexmark و HP المكتبية لطباعة أجزاء الحمض النووي.

اتضح أن حجم الخلايا البشرية يضاهي حجم قطرة من الحبر القياسي ويبلغ حوالي 10 ميكرون. أظهرت الدراسات أن 90٪ من الخلايا تظل قابلة للحياة أثناء عملية الطباعة الحيوية.

في عام 2003 ، حصل توماس بولاند على براءة اختراع لتكنولوجيا الطباعة الخلوية. منذ تلك اللحظة فصاعدًا ، لم تعد طباعة الأعضاء على طابعة ثلاثية الأبعاد رائعة. على مدى عقدين من الزمن ، تطورت الأبحاث المختبرية الخاصة إلى صناعة سريعة التوسع ، والتي تخضع لطباعة الأذنين وصمامات القلب وأنابيب الأوعية الدموية ، وكذلك إعادة بناء أنسجة العظام والجلد من أجل الزرع اللاحق.

في عام 2007 ، بدأت الطباعة الحيوية تأخذ بعدًا تجاريًا. في البداية ، تمكن العلماء من الحصول على أكثر من 600000 دولار أمريكي لتطوير الطباعة الحيوية ، ولكن بالفعل في عام 2011 زاد حجم الاستثمارات إلى 24.7 مليون دولار سنويًا.

اليوم ، تحت الاسم العام "bioprinting" هناك العديد من تقنيات الطباعة الحيوية ذات الصلة بشكل غير مباشر. لإنشاء أعضاء على طابعة ثلاثية الأبعاد ، يمكن استخدام هيدروجيل حساس للضوء أو حشو مسحوق أو سائل خاص.

اعتمادًا على الماكينة المستخدمة ، يتم توفير مادة العمل من الموزع في شكل تيار مستمر أو في شكل قطرات. يتم استخدام هذا الأسلوب لإنشاء أنسجة رخوة ذات كثافة خلايا منخفضة - قطعة من الجلد والغضاريف. تُعد نباتات العظام المتشعبة عبارة عن طبقة منصهرة مطبوعة من البوليمرات الطبيعية.

من النظرية إلى ممارسة الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد

تمت أول تجربة ناجحة لإنشاء أعضاء على طابعة ثلاثية الأبعاد في عام 2006. قامت مجموعة من المهندسين البيولوجيين في معهد ويك فورست للطب التجديدي بتصميم وطباعة مثانات لسبعة مرضى تجريبيين.

استخدم الأطباء الخلايا الجذعية من المرضى لإنشاء عضو اصطناعي. تم تطبيق عينات من الأنسجة المانحة في غرفة خاصة محكمة الغلق باستخدام الطارد على نموذج المثانة البولية التي تم تسخينها لدرجة حرارة الجسم الطبيعية.

بعد 6-8 أسابيع ، أثناء النمو المكثف والانقسام اللاحق ، أعادت الخلايا تكوين عضو بشري.

فقط عدد قليل من الشركات تعمل بشكل كامل في الطباعة ثلاثية الأبعاد للأعضاء. حقق مهندسو شركة Organovo الأمريكية أكبر نجاح في هذا المسار ، والذين تمكنوا من طباعة أنسجة الكبد.

في عام 2014 ، استثمرت شركات الأدوية أكثر من 500000 دولار في أنشطة Organovo.

اقتربت شركة RegenHu السويسرية من نجاح زملائها الأمريكيين. تمكن مطور أوروبي من إنشاء طابعة ليزر وموزع للطباعة باستخدام الورق الحيوي.

بدورها ، تعمل الشركة اليابانية CyFuse على نمذجة الاتصالات الخلوية باستخدام الأجسام الشبه الكروية المعلقة على قضبان مجهرية.

في أوائل عام 2014 ، استعانت شركة RCC بدعم خبراء من Nano3D Biosciences لإنشاء أول طابعة بيولوجية تجارية. الجهاز ليس مصممًا لطباعة الأعضاء ، ولكنه يساعد الصيادلة في البحث عن الأدوية.

من المحتمل أنه في المستقبل غير البعيد ، ستُستخدم منتجات Rainbow Coral Corp على نطاق واسع في صناعة المستحضرات الصيدلانية.

العلماء من بلدان رابطة الدول المستقلة يواكبون زملائهم الغربيين. في الآونة الأخيرة ، تم الانتهاء بنجاح من البحث البيولوجي الذي بدأه مختبر أبحاث التكنولوجيا الحيوية 3D Bioprinting Solutions ، الذي أسسته أكبر شركة طبية روسية INVITRO ، في روسيا.

تمكن المهندسون الحيويون من طباعة نموذج ثلاثي الأبعاد قابل للتطبيق من الغدة الدرقية. تم زرع العضو المطبوع بنجاح في الماوس التجريبي. أثناء التجربة ، تم استخدام طابعة ثلاثية الأبعاد محلية مبتكرة FABION ، تم إنشاؤها بواسطة نفس الشركة.

لمعرفة المزيد حول كيفية إجراء البحث في مختبر 3D Bioprinting Solutions ، راجع فيديو.

في نوفمبر 2014 ، صُدم العالم من الأخبار التي تفيد بأن المتخصصين في شركة Organovo تمكنوا من طباعة الكبد على طابعة ثلاثية الأبعاد. هذه المرة ، نجح العلماء الأمريكيون في إعادة تكوين الأنسجة البشرية العاملة ، والتي احتفظت بقدراتها لمدة 5 أسابيع.

كان العضو المطبوع مخصصًا لاختبار الأدوية ، لكنهم لم ينفوا أنهم سيعملون قريبًا على تكييف أجهزتهم لإنشاء أعضاء متبرع.

في غضون ذلك ، تستخدم شركات الأدوية المواد التي تم الحصول عليها في مختبر Organovo لاختبار التركيبات الصيدلانية التجريبية.

سيسمح هذا النهج لمصنعي الأدوية بتطوير مضادات حيوية أكثر أمانًا وأقل سمية.

يقول المركز الصحفي للشركة المصنعة أنه في السنوات الخمس المقبلة سوف تتقن Organovo وشركاؤها سوق الزرع.

قام المهندسون الحيويون بالفعل بطباعة براعم ثلاثية الأبعاد قابلة للحياة تظل تعمل لمدة أسبوعين. تصنع الشركة أيضًا أنسجة كلوية تجارية يمكن للصيادلة شراؤها لدراسة التركيبات الطبية الواعدة.

تم تسمية النسيج البيولوجي بأنسجة exVive3D.

تتقدم الطباعة الحيوية بشكل أسرع مما كان متوقعًا. ومع ذلك ، فإن التقنيات المستخدمة بعيدة كل البعد عن الكمال. الغرسات الطبية مسألة أخرى.

لقد تعلم المهندسون نمذجة وإعادة إنتاج مجموعة متنوعة من عناصر هيكل عظم الإنسان - قطع الكتائب من الأصابع ومفاصل الورك وتفاصيل الصدر.

تُصنع غرسات العظام عن طريق تلبيد انتقائي بالليزر من النيتينول (نيكلوريد التيتانيوم) ، وهي مادة عالية القوة تشبه أنسجة العظام في تركيبتها الكيميائية الحيوية. أثناء عملية الطباعة ، يتم استخدام النماذج ثلاثية الأبعاد التي تم الحصول عليها من خلال التصوير المقطعي.

الأطراف الاصطناعية البوليمرية ليست أقل شعبية. لا يمكن تسمية الأطراف الاصطناعية لليد بالعضو ، ولكن السهولة التي يمكن بها للمحتاجين الحصول على آلية لإعادتهم إلى نمط حياتهم الطبيعي تستحق الاهتمام.

لا تتجاوز تكلفة مثل هذا الجهاز 10-15 ألف روبل.

بلغت الطباعة الحيوية ذروتها ونستمر في مراقبتها. ابق على اطلاع دائم بأهم الأحداث في عالم الطباعة ثلاثية الأبعاد.

ذات مرة كان الخيال العلمي، وهي اليوم حقيقة علمية - تُستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد للأعضاء البشرية في الطب.

للوهلة الأولى ، تبدو فكرة صنع الأعضاء "حسب الطلب" باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد وكأنها حبكة لفيلم خيالي. ومع ذلك ، فإن التقنية القادرة على تكوين نسيج بشري حي ، واستبدال الأعضاء الحيوية ، والتئام الجروح المفتوحة بسرعة هي أكثر جدوى مما تتخيل.

يتم استخدام الأجهزة المطبوعة ثلاثية الأبعاد بالفعل وسائل تعليمية للجراحين في المستقبل لصقل مهاراتهم قبل مواجهة حالات الطوارئ الواقعية. لقد نجحت أيضًا عمليات استبدال العظام المطبوعة ثلاثية الأبعاد ، ولكن طباعة الأنسجة الحية ستكون الخطوة التالية في هذه التقنية الرائدة.

معالجة

كما هو الحال في أي طباعة ثلاثية الأبعاد أخرى ، تتم طباعة الكائن طبقة تلو الأخرى ، ولكن بخلاف تقنيات 3D PLA أو ABS ، تُستخدم الخلايا الحية لإنشاء نسيج حي ، يكون في كتلة تشبه الهلام. بعد ذلك ، تنمو الخلايا وتتطور ، وتتحول إلى نسيج حي وعظام وحتى أعضاء كاملة. إن احتمالات ما يمكن أن تفعله هذه التكنولوجيا للبشرية هائلة. هناك نقص حاد في الأعضاء المانحة في العالم ، ويمكن أن تكون الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد هي الحل لهذه المشكلة.

التطورات المبكرة

على الرغم من أن تقنية الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد ليست جاهزة بعد للاستخدام في أغراض تجارية، فإن تطبيقه يحقق بالفعل نتائج مذهلة.

باستخدام طابعة RepRap ثلاثية الأبعاد ، قامت مجموعة من المهندسين البيولوجيين من جامعة بنسلفانيا بإنشاء أوعية دموية عاملة. يتجه المهندسون الحيويون حول العالم بثقة نحو حقيقة أنه سيكون من الممكن طباعة الأعضاء من خلايا المريض ، ولكن في هذا المسار الشائك والمعقد ، لا تزال هناك صعوبات ومشكلات كافية لم يتم التغلب عليها بعد. يتمثل التحدي الرئيسي الذي يواجهه المهندسون الحيويون في إنشاء نظام الأوعية الدموية الذي يمكنه تبادل العناصر الغذائية وإزالة النفايات من خلايا الأنسجة الداخلية. نظرًا لعدم وجود طريقة لإنشاء مثل هذه الأوعية الدموية ، فإن الخلايا الداخلية ستختنق بسرعة وتموت. لكن فريق بنسلفانيا توصل إلى حل رائع للمشكلة.

حاول المهندسون الحيويون في جامعة بنسلفانيا حل هذه المشكلة باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد تسمى RepRap لطباعة شبكة من الأوعية الدموية المصنوعة من السكر. بعد إدخال شبكة خاصة من الأوعية الدموية في مجموعة من الخلايا ، يذوب السكر ببساطة ، بينما تبقى شبكة الأوعية الدموية العاملة.

يقول عالم الهندسة الحيوية جوردان ميلر إن الفكرة خطرت له أثناء حضوره المعرض. "كانت المرة الأولى التي صدمت فيها هذه الفكرة عندما كنت في معرض Body Worlds ، حيث يمكنك رؤية القوالب البلاستيكية الفردية وقوالب أعضاء الجهاز القلبي الوعائي."

عندما يتصلب السكر ، تضاف كتلة هلامية بخلايا الكبد إلى القالب. هذا الجل يغلف ويغطي الأوعية الدموية. بمجرد أن يصلب الجل ، يمكن إزالته من القالب. يظل قالب السكر بالداخل حتى يتم غسل الجل بالماء ، بينما يذوب السكر تمامًا. يتدفق السكر السائل عبر نفس الأوعية الدموية التي نشأت معه ، دون التسبب في أي ضرر للخلايا.

"من حيث العمل مع الخلايا ، هذا تكنولوجيا جديدة يجعل تكوين الأنسجة بسيطًا وسهلاً "، كما يقول كريستوفر تشين ، أستاذ الابتكار في قسم الهندسة الحيوية.

اختراق

الجراح أنتوني أتالا هو مدير معهد ويك فورست للطب التجديدي ، وقد اتخذ هو وفريقه خطوة مهمة إلى الأمام في طباعة الأعضاء ثلاثية الأبعاد. باستخدام الخلايا الحية ، يعمل أتالا على طباعة ثلاثية الأبعاد لعمليات زرع الكلى. على الرغم من أن فريق أتال لا يزال في مراحله المبكرة ، فقد حقق بالفعل تقدمًا كبيرًا نحو حل واحدة من أكبر المشكلات التي تواجه عملية الزرع - وهي نقص الكلى المتبرع بها في جميع أنحاء العالم.

منذ أكثر من 10 سنوات ، نجح أتالا في زرع مثانة اصطناعية لمريضه Luke Mussell ، لذلك فهو ، مثل قلة من الآخرين ، يعرف كيف يمكن لهذه التكنولوجيا أن تغير حياة الناس.

يسأل أنتوني أتالا: "هل يمكننا زراعة الأعضاء بدلاً من زرعها؟" يقوم مختبره في معهد ويك فورست للطب التجديدي بذلك بالضبط - حيث ينتج أكثر من 30 نسيجًا وأعضاء كاملة.

الاستخدام العملي

إلى جانب زراعة الأعضاء ، يمكن استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في مناطق مختلفة الدواء. سيساعد هذا ليس فقط في إنتاج أعضاء من المتبرعين ، ولكن أيضًا لضمان تحسين الشفاء والتعافي للمرضى ، وتعليم طبي أفضل للمهنيين والطلاب العاملين بالفعل. بعض الأمثلة العملية على الأماكن التي يمكن فيها تطبيق هذه التقنيات:

1. الأجهزة

الاستخدام الأكثر وضوحًا للأعضاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد: الزرع. لا يمكن المبالغة في التأكيد على القدرة على تكوين أعضاء جديدة مباشرة من خلايا المريض. هذا يمكن أن ينقذ عشرات الآلاف من الأرواح كل عام.

2. دعم الهيكل العظمي

يعد تصنيع العناصر المعقدة والمفصلة إحدى نقاط القوة في الطباعة ثلاثية الأبعاد ، وهذا هو السبب في استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد بالفعل لإنشاء هياكل قابلة للتحلل لدعم الهيكل العظمي للمساعدة وتسهيل شفاء المريض ونمو الأنسجة.

3. استبدال العظام

بالإضافة إلى المسح ثلاثي الأبعاد ، يمكن للطابعات ثلاثية الأبعاد إنشاء عظام مثل عظم الفخذ ، وهي مثالية لأولئك الذين يحتاجون إلى عظام جديدة. إن إنشاء بديل للعظام يتم اختياره خصيصًا لكل مريض يقلل بشكل كبير من إزعاج المريض ويحسن الحركة بعد الزرع.

4. ممارسة العمليات

عندما تزور طبيبًا ، فأنت تريد أن تعرف ما أنت بين أيدي الخبراء. لا أحد يريد أن يكون أول من يخضع لعملية جراحية من قبل هذا الطبيب. باستخدام الأجهزة المطبوعة ثلاثية الأبعاد ، يمكن للجراحين المستقبليين إجراء العشرات أو حتى المئات من العمليات الجراحية قبل القيام بنفس الشيء لشخص حقيقي. إن فرصة الجراحين لاكتساب ممارسة أفضل تعني الحاجة إلى وقت أقل لإكمال العملية ، والتعافي أسرع

خمسة. اختبار المخدرات

لا أحد يحب فكرة اختبار الأدوية سواء على الحيوانات أو على البشر. ولكن مرة أخرى ، نريد جميعًا أن نعرف أن أدويتنا مختبرة وآمنة. مع انتشار الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد على الأعضاء والأنسجة المطبوعة ، سيكون من الممكن التحقق من الآثار الجانبية أو ردود الفعل السلبية لعقار معين قيد التطوير. إذا رأيت وصفًا للتأثير الجانبي لدواء ما على زجاجة أو كيس دواء ، فهذا يعني أن شخصًا ما قد عانى بالفعل من هذا التأثير الجانبي عند اختبار الدواء ودراسته. مع الطباعة ثلاثية الأبعاد ، سننسى إلى الأبد اختبار الأدوية على البشر والحيوانات. كما سيسهم في التطوير المستمر للطب.

كبار الباحثين

أحد المطورين الرئيسيين للطباعة ثلاثية الأبعاد للأعضاء هو Organovo من سان دييغو. يقرأ موقع الويب الخاص بهم:

"في Organovo ، نصمم وننشئ أنسجة بشرية تعمل بكامل طاقتها باستخدام تقنيات الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد الخاصة بنا. هدفنا هو إنشاء أنسجة بشرية حية تعمل مثل الأنسجة البشرية الطبيعية. باستخدام الأنسجة ثلاثية الأبعاد التي تتطابق بشكل وثيق مع علم الأحياء البشري ، يمكننا استخدام علاجات مبتكرة:

بالتعاون مع شركات الأدوية البيولوجية والعلمية المراكز الطبية نقوم بتصميم وبناء واختبار الأنسجة الاصطناعية لنمذجة الأمراض ودراسات السموم.

نقدم للباحثين ما لم يكن لديهم من قبل: القدرة على اختبار الأدوية على أنسجة بشرية وظيفية حتى قبل إعطاء الدواء لشخص حي. سيساعد هذا في سد الفجوة بين التجارب قبل السريرية والتجارب السريرية.

نصنع أنسجة وظيفية ثلاثية الأبعاد يمكن زراعتها في جسم الإنسان للشفاء أو استبدال الأنسجة التالفة أو المريضة ".

تم إدراج الشركة مؤخرًا في بورصة نيويورك. لقد أثبت Organovo بالفعل القيمة التجارية لهذا المجال الجديد جدًا من النشاط ، والذي سينمو ويتطور بلا شك في المستقبل.

على الرغم من أن الطابعة ثلاثية الأبعاد الشخصية لا تتخلف عن الركب ، ووفقًا للخبراء ، فإنها يمكن أن تؤثر بشكل كبير على مجال الطب.

"هل سنطبع أخيرًا أعضاء جديدة؟" - اتضح أن هذا السؤال الغريب موجود بالفعل في الهواء هذه الأيام. لذلك ، نعلمك: سوف يطبعونها. لكن ليس الآن. ليس قريبا جدا. على الرغم من أنه في روسيا ، يتم بالفعل تطوير الطابعات الحيوية ، والتي ستُطبع عليها "قطع غيار" للبشر في المستقبل ، وورق بيولوجي لمثل هذه الأجهزة.

أحد "نقاط النمو" المحلية هو معمل هندسة الأنسجة التابع لمعهد الفيزياء الحيوية النظرية والتجريبية (ITEB RAS) ، الواقع في مدينة العلوم بوشينو بالقرب من موسكو.

"كتل السكر" وفك منها

ماذا يعني مصطلح "هندسة الأنسجة" ومن أين أتت؟

قبل صنع كلى جديدة وقلب من الصفر (وهو ما لا نعرفه حتى الآن) ، كان على الطب أن يتقن مهمتين أبسط. أولاً ، تعلم كيفية إنتاج الأنسجة الصلبة - العظام. وثانيًا ، تعلم كيفية إعادة إنشاء قطع كبيرة من الأنسجة "لترميم" الإصابات الشديدة.

هذا جيد جدا حتى الآن. في كلتا الحالتين ، يتم استخدام "المواد القابلة للتحلل". لا تبقى في الجسم إلى الأبد ، ولكنها تشكل الأساس الذي تقوم فيه الخلايا الجذعية البشرية بتجديد الأنسجة تدريجياً. في هذه الحالة ، يتم امتصاص "التصحيح" نفسه ببساطة.

بادئ ذي بدء ، تم عرض ما يشبه "كتل السكر" في القوارير لمراسلي "MIR 24". كما اتضح ، هذه مخزونات من المواد أو المستحضرات التي يتكون منها بديل للعظام في البشر. يمكن أن تكون "المواد البيضاء" من العظام الطبيعية وكذلك من البوليمرات الاصطناعية مثل polylactides و polyglycolides.

يمكن لأنسجة العظام ، المطبوعة تحت سيطرة الكمبيوتر على طابعة ثلاثية الأبعاد ، من خلال هيكلها إعادة إنشاء الجزء المفقود من العظم بالكامل ، وإنشاء هياكل أخرى مناسبة لضمان عملية ترميمها.

تقول إيرينا سيليزنيفا ، رئيسة مختبر نمو الخلايا والأنسجة: "إن إمكانات الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد جعلت من الممكن ، على سبيل المثال ، استبدال الفك السفلي البشري الذي تمت إزالته بسبب ورم سرطاني". "قبل إزالته ، أخذوا صورة مقطعية وباستخدام نموذج حاسوبي ، استعادوا وطبعوا الهيكل العظمي للعضو ، والذي تم بعد ذلك ملؤه بالخلايا الجذعية الخاصة بالمريض واستبدال الخسارة."

الوضع مع تكاثر الأنسجة الرخوة أكثر تعقيدًا. ومع ذلك ، على مدى السنوات العشر الماضية ، أحرز العلماء تقدمًا كبيرًا في هذا الاتجاه.

ما هي "ورقة بيو" مصنوعة من

جوهر طريقة "الطباعة الحيوية" في هذه الحالة هو أن العضو المستقبلي يتكون من مكونين رئيسيين: الخلايا الحية و "المصفوفة" التي تحاكي ظروف البيئة بين الخلايا والنسيج الضام.

يمكن أن يكون مصدر الخلايا عبارة عن خلايا جذعية من متبرع وخلايا بشرية ، معزولة ، على سبيل المثال ، من الدهون أو نخاع العظام. يمكن أن تتحول إلى أنواع مختلفة من الخلايا والأنسجة تحت تأثير المواد النشطة بيولوجيا.

تحدث رئيس مختبر هندسة الأنسجة ، البروفيسور فلاديمير أكاتوف وإرينا سيليزنيفا ، عن إنشاء مواد جديدة نشطة بيولوجيًا يمكنها تنشيط قدرات الجسم التجديدية دون إدخال الخلايا من الخارج. الشيء الرئيسي هو تهيئة الظروف لهجرة ونمو الخلايا الجذعية البشرية وتكوين الأنسجة بواسطتها.

يطلق العلماء على "الورق الحيوي للطابعة الحيوية" بيئة اصطناعية يمكن أن تنمو فيها الخلايا الحية للأعضاء المستقبلية. يتكون من البروتينات والسكريات والمواد الأخرى النشطة بيولوجيًا وهو هيدروجيل يمكن تحميله في طابعة حيوية مع الخلايا ، أو غشاء رقيق يمكن طباعة الخلايا عليه.

توضح باحثة كبيرة جالينا دافيدوفا: "ندرس هذه المواد الهلامية عند التفاعل مع الخلايا". - نحن نبحث في كيفية تكوين تركيبة بحيث بعد البلمرة يوفر الهيدروجيل الخصائص الميكانيكية للهيكل وظروف الحياة فيها للمدخل.

تجمع Galina Anatolyevna بروتين الكولاجين في حقنة واحدة ، وعديد السكاريد (methylcellulose) في الأخرى. وتقطر من كلا المحقنتين في طبق بتري. يحدث تفاعل ينتج عنه تكوين "رغوة" أو غشاء عديم الشكل في الكوب. إنه يشبه الورق نسبيًا - ومع ذلك ، شيء مثل قطعة من ورق الحائط المنقوش أو رابط. هذا الجل "بلمرة".

فيما يلي نموذج أولي لـ "الركيزة" حيث تنمو خلايا الأعضاء المستقبلية طبقة تلو الأخرى. ستكون قادرة على تشكيل هياكل ثلاثية الأبعاد لهذه الأعضاء ، وبعد ذلك ، بعد أن لعبت دورها ، سوف تذوب في الجسم. حتى الآن ، لا شيء يشبه المظهر المذهل.

تحتاج جميع الطابعات إلى ورق

ومع ذلك ، فإن سكان بوشينو لديهم شركاء قويون للغاية. هناك اثنان من قادة الطباعة الحيوية في بلدنا ، يختلفان قليلاً في مقاربتهم و المعدات، - قالت إيرينا إيفانوفنا سيليزنيفا. "أحدهم هو فلاديمير ميرونوف ، رئيس 3D Bioprinting Solutions والأستاذ في جامعة فيرجينيا."

تشبه تقنية ميرونوف "الطابعة النافثة للحبر" ، عندما يتم خلط نفاثات من محاقن مختلفة ، تحت سيطرة الكمبيوتر ، لتشكيل نسيج على الركيزة. وأشار سيليزنيفا إلى أن "الأجسام الشبه الكروية الخلوية ، ومجموعات الخلايا ، التي لها القدرة على الاندماج مع بعضها البعض ، وتشكيل نفس الشعيرات الدموية وغيرها من الهياكل والأنسجة ، تستخدم كحبر".

زعيم آخر هو بوريس تشيتشكوف ، الأستاذ في جامعة هانوفر. لايبنيز ورئيس مختبر الهندسة النانوية بالليزر في معهد الليزر و تقنيات المعلومات RAS في ترويتسك.

قالت سيليزنيفا: "دعونا نطلق عليها اسم الطباعة الحيوية بالليزر". - نبضات ليزر قصيرة جدًا فيمتوثانية تسمح بخياطة المواد خطوة بخطوة ، والتحكم في الكمبيوتر الشكل المطلوب مصفوفة بدقة نانومتر. إن نبضات الليزر نفسها قادرة على الانتقال من سطح إلى آخر حتى الخلايا الفردية ، والتي تحتفظ في نفس الوقت بقابليتها للحياة ".

تختلف تقنيات الطباعة الحيوية ، لكن المصفوفة التي توفر بيئة مكروية مناسبة لحياة الخلية وتشكيل الأنسجة لا غنى عنها في كلتا الحالتين. في بوشينو ، يتم تطوير "الورق" ، سواء لطابعات نفث الحبر أو من أجل طابعة ليزريةمن خلال تكييف خصائص الهلاميات المائية مع خصائص تقنية الطباعة الحيوية.

من حيث المبدأ ، باستخدام طرق الطباعة الحيوية في المستقبل البعيد ، قد يكون من الممكن تجميع عضو مثل اللغز ، من الخلايا الفردية والمصفوفة. وفي المستقبل القريب ، ستصبح قطع الأنسجة المطبوعة بهذه الطريقة نموذجًا جديدًا لاختبار الأدوية الجديدة.

المهمة الفائقة التي حددها العلماء للمستقبل هي تعلم كيفية زراعة الأنسجة مباشرة على المنطقة المتضررة. بعد ذلك ، بدلاً من الطابعة الضخمة ، سيتم استخدام أداة مثل المسدس ، والتي سيتم من خلالها تطبيق عناصر هيدروجيل مع خلايا على جسم المريض ، والتي ستتبلمر مباشرة على الشخص ، وتشكل نسيجًا جديدًا.

محدث: أصحاب المختبرات - Invitro - موجودون الآن على Habré. يضاف إلى مدونة الشركة الخاصة بهم. إذا كانت لديك أسئلة ، يمكنك الاتصال بهم مباشرة.

هذا من مختبر الطباعة ثلاثية الأبعاد الجديد للأعضاء. يوجد مجهر مثير للإعجاب في المقدمة ، ثم يمكن رؤية مهندسين طبيين خلف برنامج AutoCAD - إنهم يصنعون نموذجًا لمنصة لتشكيل الأجسام الشبه الكروية.

تم افتتاح مختبر للطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد للأعضاء (مشروع Invitro) مؤخرًا هنا. بعض الروعة الشرسة من عدم فهم ما يجري تدور حولها. بشكل عام ، على الرغم من أنني لست متخصصًا في علم الأحياء الدقيقة ، فقد أصبح الأمر مثيرًا للاهتمام بالنسبة لي. شققت طريقي إلى المطور - V.A. ميرونوف. كان هو من اخترع تقنية طباعة الأجهزة وحصل على براءة اختراع لها في الولايات المتحدة ، وشارك في تطوير ثلاثة تعديلات للطابعات الحيوية ، وكان هو "كبير مسؤولي العلوم" في المختبر الجديد في موسكو:

V.A. ميرونوف (دكتور في الطب ، دكتوراه ، أستاذ لديه 20 عامًا من الخبرة في علم الأحياء الدقيقة ، على وجه الخصوص ، على الحدود مع تكنولوجيا المعلومات) - في عملية شرح جوهر التكنولوجيا لي لمدة ساعة ونصف ، رسم كومة من الورق.

لم يستطع التحدث ببضع كلمات عن الطباعة ، لأنك تحتاج أولاً إلى فهم بعض تاريخ القضية. على سبيل المثال ، لماذا اضطروا إلى تجاهل الفكرة الساطعة المتمثلة في إنماء جنين مقطوع الرأس في أم بديلة ، ثم إزالة كلية منه ووضعها في مذيب حيوي للنضج السريع.

في الوقت الحالي ، الشيء الرئيسي. خذ وقتك في شرب كل ما يحترق: لا يزال الكبد الجديد بعيدًا جدًا... اذهب.

تطور الأساليب

كان الاتجاه التالي العلاج الخلوي - استخدام الخلايا الجذعية الجنينية. الطريقة ممتازة: تؤخذ الخلايا "الشاملة" ، والتي يمكن تطويرها لأي خلايا ضرورية للمريض. المشكلة هي أنك بحاجة إلى جنين للحصول عليها في مكان ما. من الواضح أن الجنين يُستهلك في عملية الحصول على الخلايا. وهذه مشكلة أخلاقية وأخلاقية تسببت في حظر استخدام مثل هذه الخلايا.

بالإضافة إلى ذلك - هندسة الانسجة - هذا عندما تأخذ قاعدة ، وتضع الخلايا عليها ، وتضعها كلها في مفاعل حيوي ، وعند الإخراج تحصل على النتيجة (العضو) التي يحتاجها المريض. مثل الطرف الاصطناعي ، فقط على قيد الحياة. إليك نقطة مهمة: الاختلاف الرئيسي عن الطرف الاصطناعي هو أن الطرف الاصطناعي أصلاً من مادة غير عضوية ، ومن غير المرجح أن يتم دمجه في الجسم "مثل المواطن الأصلي". لا يمكنك خدش ساق خشبية.

طرق هندسة الأنسجة الإطار - عند استخدام عضو متضرر (مطهر) من الجثة ، يتم بعد ذلك "ملؤه" بخلايا المريض. حاولت مجموعات علمية أخرى العمل مع سقالات بروتين لحم الخنزير (ليست هناك حاجة إلى متبرعين بشريين ، لكن التوافق المناعي يرتفع إلى ارتفاعهم الكامل). الإطارات مصطنعة - من مواد مختلفةحتى أن بعض المجموعات العلمية جربت السكر.

يمارس ميرونوف نفسه تكنولوجيا بدون إطار (باستخدام هيدروجيل كقاعدة). في طريقته ، يتحلل البوليمر الأساسي بسرعة ، ونتيجة لذلك ، تبقى المادة الخلوية فقط. وببساطة ، أولاً ، يتم إدخال إطار نيوجراني بخلايا موضوعة ، ثم "يذوب" الإطار ، وتتولى خلايا العضو الناضج وظائفه. بالنسبة للإطارات ، يتم استخدام نفس المواد المستخدمة في الغرز الجراحية: يتحلل بسهولة وببساطة في جسم الإنسان.

السؤال الرئيسي هنا هو سبب الحاجة إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد. لفهم هذا ، دعنا نتعمق أكثر في تقنيات هندسة الأنسجة المتاحة.

الاقتراب من الهدف

1. تأخذ سقالة غير عضوية ، وتلقيحها بالخلايا - وتحصل على عضو جاهز... الطريقة بدائية لكنها تعمل. نتحدث عنه في معظم الحالات عندما يقولون "نشرنا العضو". تكمن المشكلة في أنك بحاجة إلى مكان ما لأخذ "مواد البناء" - الخلايا نفسها. وإذا كان الأمر كذلك ، فمن الحماقة استخدام نوع من الإطار الخارجي عندما يكون من الممكن ببساطة تجميع عضو منهم. لكن المشكلة الأكثر إيلامًا هي التكاثر البطاني غير المكتمل. على سبيل المثال ، بالنسبة للقصبات الهوائية المصنوعة بهذه الطريقة ، يكون المستوى حوالي 70٪. هذا يعني أن الأوعية السطحية تتخثر - من خلال علاج المريض ، فإنك تجلب له على الفور مرضًا جديدًا. ثم يجب أن يعيش على الهيبارين أو غيره من العقاقير ، أو ينتظر تكوين الجلطة والانسداد. وهنا ، يتطلع المحامون الأمريكيون بالفعل إلى لعب السيناريو القديم. ولم يتم حل مشكلة التكاثر البطاني بعد. البديل الممكن - عزل الخلايا السلفية للنخاع العظمي عن طريق التعبئة باستعدادات خاصة والتوجيه على العضو ، ولكن هذا لا يزال بعيدًا عن الواقع.
2. الطريقة الثانية هي أصيلة للغاية وممتعة للغاية مع السخرية.... نأخذ خلية المريض (الخلايا الليفية) ونضيف 4 جينات. نضع الخلية الناتجة في الكيسة الأريمية (جنين حيواني) ونبدأ في نمو الحيوان الصغير. اتضح ، على سبيل المثال ، خنزير مع بنكرياس بشري - ما يسمى الوهم. العضو "أصلي" تمامًا ، فقط البنية التحتية المحيطة به - الأوعية الدموية والأنسجة وما إلى ذلك - من الخنزير. وسوف يتم رفضهم. لكن لا شيء. نأخذ خنزيرًا ونقطع العضو المطلوب (يتم استهلاك الخنزير تمامًا في هذه الحالة) ، ثم نزيل جميع أنسجة لحم الخنزير بمساعدة معالجة خاصة - لقد تبين ، كما كان الحال ، هيكلًا عضويًا لعضو يمكن استخدامه لتنمية عضو جديد. ذهب بعض الباحثين إلى أبعد من ذلك واقترحوا اللافاك التالي: لنستبدل الخنزير بأم بديلة. وإليك كيفية القيام بذلك: بالإضافة إلى 4 جينات ، يتم إضافة جينات أخرى إلى الخلية ، وهي المسؤولة عن عدم وجود رأس. يتم تعيين أم بديلة لتحمل صديقنا المشترك. يتطور بدون رأس ، والأدماغ يفعل ذلك بشكل جيد. ثم - فحص بالموجات فوق الصوتية ، لمعرفة أن الطفل معيب ، والإجهاض مسموح به قانونًا. لا رأس - لا رجل ، مما يعني أننا لم نقتل أحداً. وبعد ذلك - مرة أخرى! - لدينا الآن مادة حيوية قانونية من الناحية النظرية مع أعضاء غير مطورة للمريض. زرع لهم بسرعة! من السلبيات الواضحة - حسنًا ، بصرف النظر عن الجانب الأخلاقي - التعقيد التنظيمي والتعقيدات القانونية المحتملة في المستقبل.
3. وأخيرًا ، هناك طريقة ثالثة نتحدث عنها... إنها أيضًا أحدث طباعة ثلاثية الأبعاد للأعضاء. وهذا ما يفعلونه في المختبر الجديد. المعنى هو: ليست هناك حاجة للسقالات غير العضوية (الخلايا تمسك نفسها تمامًا) ، وليست هناك حاجة لأخذ أعضاء من شخص ما. يعطي المريض القليل من أنسجته الدهنية (كل شخص يمتلكها ، أثناء التجارب اشتكى اليابانيون النحيفون فقط) ، والتي يتم الحصول منها على العناصر الهيكلية الضرورية بطريقة المعالجة المتسلسلة للخلايا. يتم إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد لعضو ، وتحويله إلى ملف CAD ، ثم يتم تقديم هذا إلى طابعة ثلاثية الأبعاد ، يمكنها الطباعة بخلايانا وتفهم في أي نقطة في الفضاء ثلاثي الأبعاد يحتاج إلى "وضع" نوع معين من الخلايا. الإخراج عبارة عن بنية نسيجية ، والتي يجب وضعها في بيئة خاصة حتى تبدأ مشاكل نقص الأكسجة. بناء الأنسجة "ينضج" في biorecator. ثم يمكن "زرع" العضو للمريض.

1. الحصول على نموذج للأعضاء. عليك أن تأخذ الرسم التخطيطي في مكان ما. انها بسيطة جدا.
2. الحصول على الخلايا نفسها. من الواضح أننا بحاجة إلى مواد طباعة الأعضاء.
3. تجميع الطابعة بحيث يمكن للخلايا الطباعة (الكثير من المشاكل في تكوين بنية العضو).
4. نقص الأكسجة (نقص الأكسجين) أثناء تكوين الأعضاء.
5. تحقيق تغذية الأعضاء ونضوجها إلى الجاهزية.

نموذج الجهاز

المحاكاة مرئية. الهيكل ثلاثي الأبعاد يشبه الجزء العادي - فقط بدلاً من البلاستيك سيكون هناك أجسام كروية من الأنسجة.

مواد

التجربة الأولى التي تؤكد إمكانية تجميع عضو كامل من قطع: قام العلماء بتقطيع قلب دجاجة إلى شظايا ودمجها مرة أخرى. بنجاح.

الآن السؤال هو من أين تحصل على الخلايا لهذه المادة. الأفضل هي الخلايا الجذعية الجنينية البشرية ، والتي يمكن من خلالها صنع الخلايا لأي نسيج عن طريق التمايز المتسلسل. لكن ، كما نعلم ، لا يمكنك لمسها. ولكن يمكنك أن تأخذ الخلايا الجذعية المحفزة بالـ iPS. يمكن تصنيعها من نخاع العظام أو لب الأسنان أو الأنسجة الدهنية الطبيعية للمريض - ويتم إنتاجها من قبل شركات مختلفة حول العالم.

المخطط على النحو التالي: يذهب الشخص إلى العيادة ، ويقوم بعملية شفط الدهون ، ويتم تجميد الأنسجة الدهنية ووضعها في المستودع. إذا لزم الأمر ، يتم إزالته ، ويتم تصنيع الخلايا اللازمة منه (ATDSC ، يوجد مجمع واحد في روسيا) ثم يتم تمييزه حسب الغرض. على سبيل المثال ، من الممكن صنع iPS من الخلايا الليفية ، منها - ظهارة كلوية ، ومن ثم - ظهارة وظيفية.

آلات الإنتاج الأوتوماتيكي لمثل هذه الخلايا تصنعها شركة جنرال إلكتريك ، على سبيل المثال.

جهاز الطرد المركزي. الخطوة الأولى هي فصل المادة عن الأنسجة الدهنية.

تتكون الكرات من هذه الخلايا في أخاديد دقيقة خاصة على مادة صلبة. يتم وضع تعليق الخلية في تجويف على القالب ، ثم يتم دمج الخلايا وتشكيل كرة. بتعبير أدق ، ليس كرويًا جدًا.

تجهيز اللبنات

طباعة

هذه هي الطريقة التي ستتم بها طباعة القش

تطبع الطابعة في طبقات من 250 ميكرومتر: هذا توازن بين حجم الكتلة الأمثل وخطر نقص الأكسجة في الكرة الكروية. في نصف ساعة يمكنك طباعة هيكل هندسة الأنسجة 10x10 سم - ولكن هذا ليس عضوًا بعد ، ولكنه بنية هندسة الأنسجة ، "مخاط" في المصطلحات. لكي يصبح الهيكل عضوًا ، يجب أن يعيش ، وأن يكون له شكل واضح ، وأن يحمل وظائف.

ينظر مجهر بؤري ضخم إلى مكعب زجاجي بطابعة ثلاثية الأبعاد.

رأس الطباعة. بينما تجري اختبارات المجمع على البلاستيك. تطبع الطابعة الآن قوالب بلاستيكية قابلة للاستهلاك لإنشاء الأجسام الشبه الكروية. في موازاة ذلك ، تجري اختبارات صندوق معقم لطابعة ثلاثية الأبعاد باستخدام جهاز إلكتروني يعمل.

المعالجة البعدية

نسيج الختم

تجمع الأنسجة بين عدة أنواع من الخلايا دون اختلاط

يتم وضع العضو المستقبلي في مفاعل حيوي. هذا ، تبسيطًا كبيرًا ، عبارة عن علبة ببيئة خاضعة للرقابة ، حيث يتم توفير المواد الضرورية لمدخلات ومخرجات العضو ، بالإضافة إلى ضمان النضج المتسارع بسبب تأثير عوامل النمو.

إليك ما هو مثير للاهتمام - عادةً ما تكون بنية العضو مشابهة لجسم مغلف مألوف لـ OOP - شريان دخول ، وريد خروج - ومجموعة من الوظائف بالداخل. من المفترض أن المفاعل الحيوي سيوفر المدخلات والمخرجات المطلوبة. لكن هذه لا تزال نظرية ، ولم يتم جمع أي منها بعد. لكن المشروع تم إعداده على المسرح "يمكنك بناء نموذج أولي".

معلقة في المختبر. المرحلة الأولى مرئية: الحصول على العناصر الأساسية ، والثانية - طابعة ثلاثية الأبعاد بثلاثة آلات بثق ، والثالثة - الانتقال من نموذج أولي إلى نموذج صناعي ، ثم اختبارها على الحيوانات ، ثم الانتقال إلى الاكتتاب العام وتثبيتها للأشخاص.

خط كامل - فارز الخلايا ، صانع الأنسجة الكروية ، الطابعة ، آلة التروية

الأسواق

العملاء الكبار الأوائل هم من العسكريين... في الواقع ، بما أنه ليس من الصعب التكهن ، تزور داربا جميع العلماء الذين يتعاملون مع هذا الموضوع. لديهم تطبيقان - الاختبار (الكثير من الأشياء التي لا يمكن اختبارها على الأشخاص الأحياء ، لكنك تريدها - سيكون عضوًا منفصلاً مفيدًا للغاية) وعلاجي. على سبيل المثال ، يمزق أحد مقاتلي الديمقراطية يده ، ويستغرق الوصول إلى المستشفى 24 ساعة. سيكون من الجيد إغلاق الحفرة وتخفيف الألم وإعطائه الفرصة للتصوير لمدة 5 ساعات أخرى ثم القدوم إلى الممرضة سيرًا على الأقدام. من الناحية النظرية ، من الممكن أن تقوم إما الروبوتات بجمع كل هذا في مكانه ، أو بقع مصنوعة من الأنسجة البشرية ، والتي تفكر بالفعل بجدية في وضع الحروق.

العميل الثاني - فارما... هناك ، يتم اختبار الأدوية لمدة 15 عامًا قبل دخولها السوق. كما يمزح الأمريكيون ، قتل زميل أسهل من قتل الفأر. باستخدام الماوس ، تحتاج إلى جمع مجموعة من المستندات في يدك. ونتيجة لذلك ، فإن الفئران المعتمدة باهظة الثمن. والنتائج بالنسبة للحيوان تختلف عن نتائج الإنسان. النماذج الحالية الاختبارات في نماذج الخلايا المسطحة وفي الحيوانات ليست مُحسَّنة بشكل كافٍ. قيل لي في المختبر أن ما يقرب من 7٪ من تركيبات الأدوية الجديدة في العالم لا تصل إلى التجارب السريرية بسبب السمية الكلوية المكتشفة خلال مرحلة التجارب قبل السريرية. من بين أولئك الذين وصلوا ، يعاني حوالي ثلثهم من مشاكل سمية. هذا هو السبب ، بالمناسبة ، تتمثل إحدى المهام الأولى في التحقق من وظائف النيفرون المصنوعة في المختبر. أنسجة وأعضاء الطابعة ستسرع بشكل كبير من تطوير الأدوية ، وهذا كثير من المال.

العميل الثالث هو المستشفيات. سوق عمليات زرع الكلى من الولايات المتحدة ، على سبيل المثال - 25 مليار دولار. في البداية ، من المفترض أن تبيع طابعات ثلاثية الأبعاد للمستشفيات فقط حتى يتمكن المريض من الحصول على ما يحتاج إليه. الخطوة التالية (النظرية) هي إنشاء مجمعات لطباعة الأعضاء مباشرة داخل المريض. الحقيقة هي أنه غالبًا ما يكون توصيل رأس طباعة مصغر داخل مريض أسهل بكثير من توصيل عضو كبير. لكن هذا لا يزال حلما ، على الرغم من وجود الروبوتات اللازمة.

هذه هي الطريقة التي يجب أن تعمل بها.

نعم ، هناك موضوع مهم آخر هنا: بالتوازي ، يتم إجراء بحث على التحكم في الأجسام الشبه الكروية من خلال الرفع المغناطيسي. كانت التجارب الأولى بسيطة - تم دفع "مناشير النانو" الحديدية في القماش ، وتطاير الأجسام الشبه الكروية حقًا كما ينبغي في المجال المغناطيسي وتم تسليمها إلى المكان. لكن التمايز عانى. من الصعب أداء الوظائف المطلوبة باستخدام نشارة الخشب. الخطوة المنطقية التالية هي المعدن الموجود في طبقة التغليف. ولكن حتى أكثر برودة هي سقالات دقيقة مع جزيئات مغناطيسية. تشتمل هذه السقالات على شكل كروي ويمكن أن تعمل أيضًا كوصلة إطار ، والتي تقف على الفور في مكانها ، مما يوفر مجالًا كبيرًا للطباعة التشغيلية للأعضاء.

منذ وقت ليس ببعيد ، تم نشر مقال مثير ومثير للغاية في مجلة بريطانية. تحدثت هذه المقالة عن الطابعات الحيوية ، والتي من خلالها سيكون من الممكن "طباعة" بعض الأعضاء البشرية. فيما يتعلق بهذه المقالة ، يأمل جراحو زراعة الأعضاء البشرية في أن يأتي يومًا ما الوقت الذي يمكنهم فيه الحصول على العضو الذي يحتاجونه للزراعة بناءً على طلبهم الأول.

حاليًا ، يمكن للمريض الذي يحتاج إلى عملية زرع أن ينتظر عدة أشهر ، أو حتى سنوات ، حتى يتم العثور على عضو متبرع مناسب له. لكن خلال هذا الوقت ، يمكن أن تحدث أشياء لا يمكن إصلاحها. لسوء الحظ ، لا يلتزم الجميع باللحظة التي يتم فيها العثور على متبرع مناسب. ولكن بمساعدة الأعضاء الاصطناعية ، سيكون من الممكن تخفيف معاناة المرضى بشكل كبير وحتى إنقاذ العديد من الأرواح البشرية. الآن ، عندما لم يتبق سوى القليل من الوقت قبل ظهور أول طابعة بيولوجية ثلاثية الأبعاد ، لم تعد هذه الفرصة حلمًا وأصبحت حقيقة.

تم تطوير أول طابعة بيولوجية ثلاثية الأبعاد ، والتي تبلغ تكلفتها حوالي 200000 دولار ، من قبل شركتين متعاونتين ، وهما Organovo ومقرها سان دييغو ، والمتخصصة في الطب التجديدي ، وشركة Invetech للهندسة الميكانيكية ومقرها ملبورن. قام أحد مؤسسي شركة الطب التجديدي ، Gabor Forjak ، بتطوير نموذج أولي خاص لطابعة ثلاثية الأبعاد جديدة.

قريباً ، سيتم تسليم عينات العمل الأولى للطابعة الجديدة إلى بعض المجموعات البحثية التي تدرس أيضًا طرقًا لإنشاء أعضاء اصطناعية. في هذا الوقت ، معظم هذا صعب و عمل شاق يتم إجراؤها يدويًا باستخدام الأجهزة الموجودة.
وفقًا لكيث مورفي ، مدير Organovo ، فإن الخطة هي إنشاء أنسجة بسيطة فقط ، مثل العضلات والجلد ومناطق صغيرة من الأوعية الدموية المختلفة.

ومع ذلك ، بعد اكتمال الاختبارات الأولى للعينات ، سيبدأ الإنتاج المباشر للأوعية الدموية ، والتي ستحل محل الأوعية التالفة أثناء العملية لحركة الدم. بعد إجراء مزيد من البحث ، سيكون من الممكن البدء فورًا في إنتاج أعضاء أكثر تعقيدًا.
من المثير للاهتمام معرفة أن الطابعة الحيوية ثلاثية الأبعاد التي تصنعها شركة Organovo تعمل على نفس مبدأ الطابعات التقليدية ، والتي تعمل بدورها بنفس طريقة طابعات نفث الحبر التقليدية "الشقيقة" ، ولكن في شكل ثلاثي الأبعاد فقط.

يتم رش قطرات البوليمر الصغيرة ، والتي يتم دمجها معًا لتشكيل بنية واحدة متكاملة.
وهكذا ، اتضح أنه لكل من تمريراته ، فإن رأس الطباعة الخاص قادر على إنشاء خط صغير من البوليمر على الجسم.
نتيجة لهذا العمل ، يأخذ الكائن تدريجياً شكله النهائي. بمساعدة "السقالات" الخاصة ، المصنوعة من مواد قابلة للذوبان في الماء ، يتم إنشاء تجاويف داعمة. بعد الانتهاء تمامًا من الكائن المتصور ، سيتم غسل هذه السقالات ببساطة.
وجد الباحثون أن هذا النهج يمكن تطبيقه بأمان على المواد البيولوجية.

على سبيل المثال ، إذا وضعت مناطق صغيرة من الخلايا بجانب بعضها البعض ، فستبدأ في "الاندماج" معًا. مجموعة كبيرة من تقنيات مختلفة، بفضله يمكن تكوين أعضاء بشرية من خلايا فردية. إحدى هذه التقنيات هي تقنية تكبير خلايا العضلات. يتم تحقيق هذه التقنية باستخدام آلات صغيرة.

على الرغم من حقيقة أن تقنية طباعة الأعضاء البشرية تعتبر جديدة وفقط في مهدها ، يمكن لبعض العلماء التباهي بالفعل بأمثلةهم في تكوين الأعضاء البشرية. على سبيل المثال ، أنتوني أتالا ، جنبًا إلى جنب مع زملائه في معهد ويك فورست للطب التجديدي ومقره شمال كاليفورنيا ، ابتكروا مثانات لسبعة من مرضاه في عام 2006 ، والتي لا تزال تعمل بشكل مثالي. سنخبرك كيف تم ذلك في المرة القادمة.

أود أن أشير إلى أن الطابعة الحيوية من شركة "Organovo" لا تحتاج إلى قاعدة دعم وفي تشغيلها تستخدم هذه الطابعة فقط الخلايا الجذعية لنخاع العظم. من المثير للاهتمام معرفة أنه باستخدام عوامل النمو المختلفة ، هناك فرصة فريدة للحصول على أي خلايا أخرى. يمكن أن تتكون عدة آلاف من هذه الخلايا في قطرات صغيرة ، يبلغ قطرها حوالي 100-500 ميكرون. تتمتع هذه القطرات باحتفاظ ممتاز بالشكل وهي رائعة للطباعة.
أيضًا ، يمكن استخدام قواعد الدعم وأنواع أخرى من الخلايا في الطابعات الحيوية. على سبيل المثال ، يمكن وضع خلايا الكبد مباشرة على قاعدة مكوّنة بالفعل ، على شكل الكبد. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الطابعة الحيوية الجديدة لها حجم متواضع جدًا ، وبفضل ذلك يمكن وضعها في خزانة بيولوجية خاصة لضمان بيئة أكثر تعقيدًا لأعضاء الطباعة.

ومع ذلك ، ينظر بعض الباحثين إلى الأمام بعيدًا. في رأيهم ، قد تظهر مثل هذه الآلات في المستقبل القريب قادرة على "طباعة" العضو المطلوب مباشرة في جسم الإنسان. وأكد الدكتور أنطوني أتالا هذه الشائعات. نظرًا لأنه هو الذي يعمل حاليًا على طابعة ، والتي بعد أن قامت بمسح مناطق معينة من الجسم حيث يلزم تطعيم الجلد ، ستكون قادرة على "طباعتها" مباشرة على جسم الإنسان.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تتخذ الأعضاء الاصطناعية أشكالًا عديدة ، حسنًا ، على الأقل في البداية. على سبيل المثال ، لا يجب أن تشبه الكلية الاصطناعية اللازمة لتنقية الدم "أختها" الحقيقية أو أن تكررها تمامًا في الوظيفة.

أعتقد أنه بالنسبة للأشخاص الذين ينتظرون أعضاء متبرعين لسنوات ، لا يهم على الإطلاق كيف ستبدو أعضائهم الجديدة. أهم شيء هو أنها تعمل بشكل جيد ويشعر الناس بتحسن.