16.03.2016

چاپ زیستی جهت نسبتاً جدیدی در توسعه دارو است که به دلیل توسعه سریع فن آوری های افزودنی ظاهر شد.

دانشمندان در سراسر جهان در حال حاضر سخت در تلاشند تا چاپگرهای چند منظوره ای ایجاد کنند که بتواند اندامهای قابل کار مانند قلب ، کلیه ها و کبد را چاپ کند.

قابل ذکر است که امروزه نمونه های اولیه چاپگرهای زیستی قادر به چاپ کاشت استخوان و غضروف و همچنین ایجاد محصولات غذایی بیولوژیکی پیچیده هستند که شامل چربی ها ، پروتئین ها ، کربوهیدرات ها و ویتامین ها هستند.

از چاپگر اداری گرفته تا دستگاه بیومکانیکی پیچیده

اولین چاپ های زیستی کاملاً بی عیب و نقص نبودند. برای اولین آزمایش ها ، دانشمندان از دستگاه های جوهر افشان رومیزی معمولی استفاده کردند که در شرایط کار مدرن شده اند.

در سال 2000 مهندس زيستي توماس بولاند چاپگرهاي روميزي Lexmark و HP را مجدداً تنظيم كرد تا قطعات DNA را چاپ كند.

معلوم شد که اندازه سلولهای انسانی با اندازه یک قطره جوهر استاندارد قابل مقایسه است و حدود 10 میکرون است. مطالعات نشان داده است که 90٪ سلولها در طی فرآیند چاپ بیولوژیک زنده می مانند.

در سال 2003 ، توماس بولاند فناوری چاپ سلول را به ثبت رساند. از آن لحظه به بعد ، چاپ ارگان ها روی چاپگر سه بعدی فوق العاده به نظر نمی رسید. طی دو دهه ، تحقیقات آزمایشگاهی خصوصی به صنعتی در حال گسترش سریع تبدیل شده است که منوط به چاپ گوش ، دریچه های قلب ، لوله های عروقی و همچنین بازسازی بافت استخوان و پوست برای پیوند بعدی است.

در سال 2007 ، چاپ چاپ ابعادی تجاری به خود گرفت. در ابتدا دانشمندان موفق به بدست آوردن بیش از 600000 دلار برای توسعه چاپ زیستی شدند ، اما در حال حاضر در سال 2011 حجم سرمایه گذاری ها به 24.7 میلیون دلار در سال افزایش یافت.

امروزه ، با نام عمومی "چاپ بیولوژیک" چندین فناوری چاپ چاپ بیولوژیک به طور غیرمستقیم وجود دارد. برای ایجاد اندام در چاپگر سه بعدی ، می توان از یک هیدروژل حساس به نور ، پرکننده پودر یا مایع مخصوص استفاده کرد.

بسته به دستگاه مورد استفاده ، مواد کار شده از تلگراف به صورت جریان ثابت یا قطره های دوز دار تهیه می شود. از این روش برای ایجاد بافت نرم با تراکم سلول کم - پوست تکه ای و غضروف استفاده می شود. کاشت استخوان به صورت لایه ای ذوب شده از پلیمرهای طبیعی چاپ شده است.

از تئوری به عمل چاپ چاپ سه بعدی

اولین آزمایش موفق برای ایجاد اندام بر روی چاپگر سه بعدی در سال 2006 انجام شد. گروهی از مهندسان زیستی در موسسه پزشکی احیاake ویک فارست ، مثانه ها را برای هفت بیمار آزمایشی طراحی و چاپ کردند.

پزشکان از سلولهای بنیادی بیماران برای ایجاد اندام مصنوعی استفاده کردند. نمونه هایی از بافت دهنده در یک محفظه مهر و موم شده مخصوص با استفاده از اکسترودر بر روی یک مدل از مثانه اعمال شده و تا دمای طبیعی بدن انسان گرم می شود.

پس از 6-8 هفته ، در طی رشد فشرده و تقسیم بعدی ، سلول ها یک عضو انسانی را دوباره ایجاد کردند.

فقط چند شرکت به طور کامل در چاپ سه بعدی اعضای بدن مشغول هستند. بیشترین موفقیت در این مسیر توسط مهندسان شرکت آمریکایی Organovo بدست آمد که موفق به چاپ بافت کبد شدند.

در سال 2014 ، شرکت های دارویی بیش از 500000 دلار در فعالیت های ارگانوو سرمایه گذاری کردند.

شرکت سوئیس RegenHu به موفقیت همکاران آمریکایی خود نزدیک شده است. یک توسعه دهنده اروپایی موفق به ایجاد لیزر و توزیع کننده بیو چاپگر شده است که با کاغذ زیستی چاپ می شود.

به نوبه خود ، شرکت ژاپنی CyFuse در حال کار بر روی مدل سازی اتصالات سلولی با استفاده از اسفروئیدهای رشته شده روی میله های میکروسکوپی است.

در اوایل سال 2014 ، RCC برای ایجاد اولین زیست چاپگر تجاری از پشتیبانی متخصصان Nano3D Biosciences استفاده كرد. این دستگاه برای چاپ اعضای بدن طراحی نشده است ، اما به داروسازان کمک می کند تا در مورد داروها تحقیق کنند.

این امکان وجود دارد که در آینده ای نه چندان دور ، محصولات Rainbow Coral Corp به طور گسترده ای در ساخت داروسازی استفاده شود.

دانشمندان کشورهای CIS با همکاران غربی خود همگام هستند. اخیراً ، تحقیقات بیولوژیکی آغاز شده توسط آزمایشگاه تحقیقات بیوتکنولوژی Solutions Bioprinting 3D ، که توسط بزرگترین شرکت پزشکی روسیه INVITRO تأسیس شده است ، با موفقیت در روسیه به پایان رسیده است.

مهندسان زیستی موفق به چاپ یک مدل سه بعدی مناسب از غده تیروئید شدند. اندام چاپ شده با موفقیت به موش آزمایشگاهی پیوند شد. در طول آزمایش ، از یک چاپگر ابتکاری سه بعدی خانگی FABION ، ساخته شده توسط همان شرکت استفاده شد.

با مطالعه در مورد چگونگی انجام تحقیقات در آزمایشگاه 3D Bioprinting Solutions می توانید اطلاعات بیشتری کسب کنید ویدئو.

در نوامبر 2014 ، جهان از این خبر که متخصصان شرکت ارگانوو موفق به چاپ کبد بر روی چاپگر سه بعدی شدند ، جهان شوکه شد. این بار دانشمندان آمریکایی با موفقیت بافت انسانی در حال کار را بازسازی کردند که به مدت 5 هفته قابلیت های خود را حفظ کرد.

این ارگان چاپ شده برای آزمایش داروها در نظر گرفته شده بود ، اما آنها انکار نکردند که به زودی تجهیزات خود را برای ایجاد اعضای اهدا کننده وفق می دهند.

در این بین ، شرکت های دارویی از مواد بدست آمده در آزمایشگاه ارگانوو برای آزمایش فرمولاسیون های دارویی تجربی استفاده می کنند.

این روش به تولیدکنندگان دارو اجازه می دهد آنتی بیوتیک های ایمن تر و کم سمی تولید کنند.

مرکز مطبوعاتی تولید کننده می گوید که در پنج سال آینده ، ارگانوو و شرکای آن در بازار پیوند تسلط دارند.

مهندسان زیستی در حال حاضر جوانه های زنده سه بعدی چاپ شده دارند که به مدت دو هفته عملکردی دارند. این شرکت همچنین بافت کلیوی تجاری تولید می کند که داروسازان می توانند برای مطالعه فرمول های پزشکی امیدوار کننده خریداری کنند.

بافت بیولوژیکی بافت exVive3D نامگذاری شد.

چاپ زیستی سریعتر از آنچه پیش بینی شده در حال پیشرفت است. با این حال ، فن آوری های استفاده شده بسیار کامل نیستند. کاشت پزشکی موضوع دیگری است.

مهندسان آموخته اند كه عناصر متنوعی از استخوان انسان را مدل سازی و تولید مثل می كنند - قطعه فالانژ انگشتان ، مفاصل ران ، جزئیات قفسه سینه.

کاشت استخوان با پخت لیزر انتخابی از نیتینول (نیکلید تیتانیوم) ، ماده ای با مقاومت بالا و از نظر ترکیب بیوشیمیایی شبیه بافت استخوان ، ساخته می شود. در طی فرآیند چاپ ، از مدلهای سه بعدی به دست آمده از طریق توموگرافی کامپیوتری استفاده می شود.

پروتزهای پلیمری از محبوبیت کمتری برخوردار نیستند. پروتزهای دست را نمی توان عضو نامید ، اما سهولت نیازمندان می تواند مکانیزمی را برای بازگشت آنها به زندگی عادی بدست آورد.

هزینه چنین دستگاهی بیش از 10-15 هزار روبل نیست.

چاپ بیولوژیک در اوج است و ما همچنان بر آن نظارت داریم. با ما همراه باشید تا در مهمترین رویدادهای جهان چاپ سه بعدی قرار بگیرید.

روزگاری بود داستان علمی، و امروز این یک واقعیت علمی است - چاپ سه بعدی اعضای بدن انسان در پزشکی استفاده می شود.

در نگاه اول ، ایده ساخت اندام "برای سفارش" با استفاده از چاپ سه بعدی به نظر می رسد طرح یک فیلم فانتزی باشد. با این حال ، یک تکنیک قادر به ایجاد بافت زنده انسان ، جایگزینی اندام های حیاتی و بهبود سریع زخم های باز بسیار واقعی تر از تصور شماست.

اندام های چاپ سه بعدی در حال حاضر به عنوان کمک آموزشی برای جراحان آینده مورد استفاده قرار می گیرند تا مهارت های خود را قبل از مواجهه با موارد اضطراری در زندگی واقعی تقویت کنند. جایگزینی های سه بعدی استخوان چاپ شده نیز موفقیت آمیز بوده است ، اما چاپ بافت زنده گام بعدی این فناوری پیشرفته خواهد بود.

روند

مانند هر چاپ سه بعدی دیگر ، یک شی لایه به لایه چاپ می شود ، اما بر خلاف فناوری های 3D PLA یا ABS ، سلول های زنده برای ایجاد بافت زنده استفاده می شوند ، که در یک جرم ژل مانند هستند. پس از آن ، سلول ها رشد کرده و رشد می کنند و به بافت زنده ، استخوان و حتی اندام های کامل تبدیل می شوند. چشم انداز آنچه که این فناوری می تواند برای بشریت انجام دهد واقعاً بسیار زیاد است. در جهان کمبود اندام اهدا کننده وجود دارد و چاپ چاپ سه بعدی می تواند راه حل این مشکل باشد.

تحولات اولیه

اگرچه فناوری چاپ سه بعدی هنوز آماده استفاده در نیست اهداف تجاری، کاربرد آن در حال حاضر نتایج حیرت انگیزی را به همراه داشته است.

با استفاده از چاپگر سه بعدی RepRap ، گروهی از مهندسین زیستی از دانشگاه پنسیلوانیا رگهای خونی فعال را ایجاد کردند. مهندسان زیست زیستی در سراسر جهان با اطمینان به این واقعیت می پردازند که امکان چاپ اندام از سلولهای بیمار وجود دارد ، اما در این مسیر پر پیچ و خم هنوز مشکلات و مشکلات کافی وجود دارد که هنوز برطرف نشده اند. یک چالش اساسی برای مهندسین زیستی ایجاد یک سیستم رگ خونی است که می تواند مواد مغذی را تبادل کند و مواد زائد را از سلولهای بافت داخلی خارج کند. از آنجا که راهی برای ایجاد چنین رگهای خونی وجود ندارد ، سلولهای داخلی به سرعت خفه می شوند و می میرند. اما تیم پنسیلوانیا به یک راه حل شگفت انگیز برای حل مشکل رسیدند.

مهندسین زیستی در دانشگاه پنسیلوانیا سعی کردند این مشکل را با استفاده از چاپگر سه بعدی به نام RepRap برای چاپ شبکه ای از رگهای خونی ساخته شده از قند حل کنند. بعد از اینکه شبکه خاصی از رگهای خونی به گروهی از سلول ها وارد شد ، قند به سادگی حل می شود ، در حالی که یک شبکه عروقی فعال باقی می ماند.

جوردن میلر ، دانشمند مهندسی زیستی می گوید این ایده هنگام حضور در نمایشگاه به ذهن او خطور کرده است. "اولین باری که این فکر به ذهن من خطور کرد زمانی بود که در نمایشگاه Body Worlds حضور داشتم ، جایی که می توانید قالب های پلاستیکی جداگانه و اندام های دستگاه قلبی عروقی را ببینید."

وقتی قند سفت شد ، توده ژلاتینی با سلول های کبدی به قالب اضافه می شود. این ژل رگهای خونی را پوشانده و می پوشاند. هنگامی که ژل سفت شد ، می توان آن را از قالب خارج کرد. شکل قند درون آن باقی می ماند تا زمانی که ژل با آب شسته شود ، در حالی که شکر کاملاً حل می شود. قند مایع از طریق همان رگهای خونی ایجاد شده با آن جریان دارد ، بدون اینکه آسیبی به سلول ها وارد کند.

"از نظر کار با سلولها ، این تکنولوژی جدید کریستوفر چن ، استاد نوآوری در گروه مهندسی زیستی ، می گوید: ایجاد بافت ساده و آسان است. "

دستیابی به موفقیت

جراح آنتونی آتالا مدیر انستیتوی پزشکی احیا W جنگل ویک است و او و تیمش گام مهمی در جهت چاپ سه بعدی اعضای بدن برداشته اند. با استفاده از سلول های زنده ، آتالا در حال کار بر روی چاپ سه بعدی پیوند کلیه است. تیم آتال در حالی که هنوز در مراحل اولیه خود بود ، در زمینه حل یکی از بزرگترین مشکلات پیوند - کمبود کلیه اهدا کننده در سراسر جهان پیشرفت چشمگیری داشته است.

بیش از 10 سال پیش ، آتالا با موفقیت مثانه مصنوعی را به بیمار خود لوک موسل پیوند زد ، بنابراین او ، مانند چند نفر دیگر ، می داند که چگونه این فناوری می تواند زندگی را تغییر دهد.

آنتونی آتالا می پرسد: "آیا می توانیم اعضای بدن را به جای پیوند رشد دهیم؟" آزمایشگاه وی در موسسه پزشکی احیا W ویک فارست این کار را انجام می دهد - ایجاد بیش از 30 بافت و اعضای کامل

استفاده عملی

علاوه بر پیوند اعضا ، از چاپ سه بعدی می توان در زمینه های مختلف پزشکی نیز استفاده کرد. این نه تنها به تولید اندام اهدا کننده کمک می کند ، بلکه به اطمینان از بهبود و بهبودی بیماران و آموزش پزشکی بهتر برای متخصصین و دانشجویان در حال کار کمک می کند. چند نمونه عملی از مکانی که می توان چنین فناوری هایی را به کار برد:

1. اندامها

آشکارترین استفاده از اندام های چاپ شده سه بعدی: پیوند. توانایی ایجاد اندام های جدید مستقیماً از سلول های خود بیمار قابل تأکید نیست. این امر می تواند هر ساله ده ها هزار زندگی را نجات دهد.

2. پشتیبانی اسکلت

ساخت اشیا complex پیچیده و دقیق یکی از نقاط قوت چاپ سه بعدی است ، به همین دلیل از چاپگرهای سه بعدی در حال حاضر برای ایجاد ساختارهای قابل تجزیه بیولوژیکی برای حمایت از اسکلت برای کمک و تسهیل بهبود بیمار و رشد بافت استفاده می شود.

3. تعویض استخوان

همراه با اسکن سه بعدی ، چاپگرهای سه بعدی می توانند استخوانی مانند استخوان ران ایجاد کنند ، ایده آل برای کسانی که به استخوان جدید نیاز دارند. ایجاد جایگزینی استخوان به طور خاص برای هر بیمار به طور قابل توجهی ناراحتی بیمار را کاهش می دهد و تحرک را پس از پیوند بهبود می بخشد.

4. تمرین عملیات

هر زمان که به یک پزشک مراجعه می کنید ، می خواهید بدانید که در دستان متخصص هستید. هیچ کس نمی خواهد اولین کسی باشد که توسط این پزشک تحت عمل جراحی قرار گیرد. با اندام های چاپ شده سه بعدی ، جراحان آینده می توانند ده ها یا حتی صدها عمل جراحی انجام دهند قبل از اینکه این کار را با یک شخص واقعی انجام دهند. فرصتی که جراحان برای انجام تمرینات بهتر دارند به این معنی است که زمان کمتری برای انجام عمل و بهبود سریعتر لازم است.

پنج تست مواد مخدر

هیچ کس ایده آزمایش مواد مخدر را چه در حیوانات و چه در انسان دوست ندارد. اما دوباره ، همه ما می خواهیم بدانیم که داروهای ما آزمایش شده و بی خطر هستند. با تکثیر چاپ زیستی سه بعدی در اندام ها و بافت های چاپ شده ، می توان از نظر عوارض جانبی یا واکنش های منفی به داروی معین در حال پیشرفت ، بررسی کرد. اگر توصیف یک عارضه جانبی دارو را روی یک بطری یا کیسه همراه دارو مشاهده کردید ، این بدان معناست که کسی قبلاً هنگام آزمایش و مطالعه دارو از این عارضه جانبی رنج برده است. با چاپ سه بعدی ، آزمایش داروها بر روی انسان و حیوانات را برای همیشه فراموش خواهیم کرد. همچنین به توسعه مداوم دارو کمک خواهد کرد.

محققان برجسته

یکی از اصلی ترین توسعه دهندگان چاپ سه بعدی اعضای بدن ، ارگانوو از سان دیگو است. در وب سایت آنها آمده است:

"در ارگانوو ، ما با استفاده از فن آوری اختصاصی چاپ سه بعدی بیولوژیکی ، بافتهای انسانی کاملاً کاربردی را طراحی و ایجاد می کنیم. هدف ما ایجاد بافتهای زنده انسان است که مانند بافتهای طبیعی انسان عمل می کنند. با استفاده از بافتهای سه بعدی که با زیست شناسی انسان منطبق هستند ، استفاده از آنها را امکان پذیر می سازد روش های درمانی نوآورانه:

با همکاری شرکت های بیوداروئی و علمی مراکز درمانی ما برای مطالعه مدل سازی بیماری و سم شناسی ، بافتهای مصنوعی را طراحی ، ساخت و آزمایش می کنیم.

ما آنچه را كه محققان قبلاً هرگز نداشته اند به محققان می دهیم: توانایی آزمایش داروها بر روی بافتهای كاركرد انسان حتی قبل از تجویز دارو بر روی افراد زنده. این امر به شما کمک می کند تا فاصله بین آزمایشات بالینی و بالینی کاهش یابد.

ما بافتهای سه بعدی عملکردی ایجاد می کنیم که می توانند در بدن انسان کاشته شوند تا بافتهای آسیب دیده یا بیمار را بهبود بخشند یا جایگزین کنند. "

این شرکت اخیراً در بورس اوراق بهادار نیویورک ثبت شده است. ارگانوو پیش از این ارزش تجاری این حوزه فعالیت بسیار جدید را اثبات کرده است که بدون شک در آینده رشد و توسعه خواهد یافت.

اگرچه یک چاپگر سه بعدی شخصی از قافله عقب نمانده و به گفته کارشناسان می تواند به طور چشمگیری در حوزه پزشکی تأثیر بگذارد.

"آیا سرانجام اعضای جدید چاپ خواهیم شد؟" - به نظر می رسد ، این سوال عجیب این روزها در هوا وجود دارد. بنابراین ، ما به شما اطلاع می دهیم: آنها آن را چاپ می کنند. اما الان نه خیلی زود نیست اگرچه در روسیه چاپ های زیستی در حال حاضر در دست تولید است که "قطعات یدکی" برای آنها در آینده و کاغذهای زیستی برای چنین دستگاه هایی چاپ می شود.

یکی از این نقاط "رشد" آزمایشگاه مهندسی بافت موسسه بیوفیزیک نظری و تجربی (ITEB RAS) است که در شهر علمی پوشچینو در نزدیکی مسکو واقع شده است.

"توده های قند" و فک آنها

اصطلاح "مهندسی بافت" به چه معناست و از کجا آمده است؟

قبل از ساخت کلیه های جدید و قلب از ابتدا (که هنوز هم نمی توانیم این کار را انجام دهیم) ، پزشکی مجبور بود به دو وظیفه ساده مسلط شود. ابتدا یاد بگیرید که چگونه بافت های سخت - استخوان ها را تولید مثل کنید. و ثانیا ، برای یادگیری نحوه بازآفرینی قطعات بزرگ بافت برای "وصله" آسیب های شدید.

این تا کنون بسیار خوب است. در هر دو مورد ، از "مواد زیست تخریب پذیر" استفاده می شود. آنها برای همیشه در بدن باقی نمی مانند ، اما پایه ای هستند که در آن سلول های بنیادی انسان به تدریج بافت را بازسازی می کنند. در این حالت ، "پچ" خود به سادگی جذب می شود.

اول از همه ، به خبرنگاران "MIR 24" چیزی شبیه "توده های قند" در فلاسک نشان داده شد. همانطور که مشخص شد ، اینها ذخایر مواد یا آماده سازی هایی هستند که از آنها یک جایگزین استخوان در انسان تشکیل می شود. "مواد سفید" می تواند از استخوان طبیعی و همچنین از پلیمرهای مصنوعی مانند پلی لاکتیدها و پلی گلیکولیدها باشد.

بافت استخوان ، تحت کنترل رایانه روی چاپگر سه بعدی چاپ می شود ، با ساختار آن می تواند قطعه از دست رفته استخوان را به طور کامل بازسازی کند و ساختارهای دیگری را برای اطمینان از روند ترمیم آن ایجاد کند.

ایرینا سلزنوا ، رئیس آزمایشگاه رشد سلول و بافت ، می گوید: "امکان چاپ سه بعدی زیستی این امکان را فراهم کرده است که به عنوان مثال جای فک پایین انسان را که به دلیل تومور سرطانی برداشته شده است ، جایگزین کنید." "قبل از برداشتن آن ، آنها توموگرافی گرفتند و با استفاده از یک مدل کامپیوتری ، اسکلت عضوی را بازسازی و چاپ کردند که سپس با سلولهای بنیادی خود بیمار پر شده بود و جایگزین از دست دادن شد."

وضعیت تولید مثل بافت های نرم پیچیده تر است. با این وجود ، طی ده سال گذشته ، دانشمندان در این مسیر پیشرفت چشمگیری داشته اند.

"کاغذ زیستی" از چه ساخته شده است

ماهیت روش "چاپ مجدد" در این مورد این است که اندام آینده از دو جز main اصلی تشکیل شده است: سلول های زنده و "ماتریس" که شرایط محیط بین سلولی و بافت همبند را شبیه سازی می کند.

منبع سلولها می تواند سلولهای بنیادی اهدا کننده و خود انسان باشد که برای مثال از چربی یا مغز استخوان جدا شده اند. آنها می توانند تحت تأثیر مواد فعال بیولوژیکی به انواع مختلف سلول و بافت تبدیل شوند.

رئیس آزمایشگاه مهندسی بافت ، پروفسور ولادیمیر آکاتوف و ایرینا سلزنوا ، در مورد ایجاد مواد زیست فعال جدیدی صحبت می کنند که می توانند قابلیت های بازسازی بدن را بدون سلولهای معرفی شده از خارج فعال کنند. نکته اصلی ایجاد شرایطی برای مهاجرت و رشد سلولهای بنیادی انسان و تشکیل بافت توسط آنها است.

دانشمندان "کاغذ زیستی برای چاپگر زیستی" را محیطی مصنوعی می دانند که در آن سلول های زنده اندام های آینده می توانند رشد کنند. این ماده از پروتئین ها ، پلی ساکاریدها و سایر مواد فعال زیستی تشکیل شده و یک هیدروژل است که می تواند همراه با سلول ها در یک چاپگر زیستی بارگیری شود ، یا یک لایه نازک باشد که سلول ها بر روی آن چاپ می شوند.

محقق ارشد گالینا داویدوا توضیح می دهد: "ما این ژل ها را هنگام تعامل با سلول ها مطالعه می کنیم." "ما در حال بررسی چگونگی ترکیب یک ترکیب هستیم تا پس از پلیمریزاسیون هیدروژل مشخصات مکانیکی ساختار و شرایط زندگی در آنها را برای ورودی فراهم کند".

گالینا آناتولیوانا پروتئین کلاژن را در یک سرنگ و پلی ساکارید (متیل سلولز) را در سرنگ دیگر جمع می کند. و از هر دو سرنگ داخل ظرف پتری می ریزد. واکنشی رخ می دهد ، در نتیجه آن یک "کف" یا فیلم بدون شکل در فنجان تشکیل می شود. این نسبتاً شبیه کاغذ است - با این حال ، چیزی شبیه به یک تکه کاغذ دیواری برجسته یا اعتماد به نفس. این ژل "پلیمری" می شود.

در اینجا نمونه اولیه "سوبسترا" وجود دارد که سلولهای اندامهای آینده لایه به لایه رشد می کنند. قادر خواهد بود ساختارهای سه بعدی این اندام ها را تشکیل دهد و سپس ، با ایفای نقش خود ، در بدن حل شود. تاکنون هیچ چیز خیره کننده ای از نظر ظاهری شباهت ندارد.

همه چاپگرها به کاغذ احتیاج دارند

با این حال ، ساکنان پوشچینو شرکای کاملاً محکمی دارند. "دو رهبر چاپ چاپ زیستی در کشور ما وجود دارند که از نظر رویکرد کمی متفاوت هستند سخت افزار، - گفت ایرینا ایوانوونا سلزنوا. "یکی از آنها ولادیمیر میرونوف ، رئیس راه حل های چاپ سه بعدی و استاد دانشگاه ویرجینیا است."

فن آوری میرونوف مانند "چاپگر جوهر افشان" است ، وقتی تحت کنترل رایانه ، جت های مختلف از سرنگ ها با هم مخلوط می شوند و یک بافت روی بستر ایجاد می کنند. سلزنوا اظهار داشت: "اسفروئیدهای سلولی ، سنگدانه های سلولی که توانایی ادغام با یکدیگر را دارند ، همان مویرگ ها را تشکیل می دهند و سایر ساختارها ، بافت ها ، به عنوان جوهر استفاده می شوند."

رهبر دیگر بوریس چیچکوف ، استاد دانشگاه هانوفر است. لایب نیتس و رئیس آزمایشگاه مهندسی نانو با لیزر در انستیتوی مشکلات لیزر و فناوری اطلاعات RAS در Troitsk.

سلزنوا گفت: "بیایید آن را چاپ زیستی لیزری بنامیم." - پالس های لیزر فمتوسکند بسیار کوتاه ، بخیه زدن مرحله به مرحله مواد را تحت کنترل رایانه امکان پذیر می کنند شکل مورد نظر ماتریس با دقت نانومتر پالس های لیزر یکسان قادر به انتقال از یک سطح به سطح دیگر حتی سلول های جداگانه هستند که در عین حال ماندگاری خود را حفظ می کنند. "

فناوری های چاپ بیولوژیک متفاوت هستند ، اما ماتریسی که یک محیط ریز مناسب برای زندگی سلول و تشکیل بافت فراهم کند ، در هر دو مورد ضروری است. در پوشچینو ، "کاغذ" برای چاپگرهای جوهر افشان و لیزر در حال ساخت است ، که ویژگی های هیدروژل ها را با ویژگی های فن آوری چاپ بیولوژیک منطبق می کند.

در اصل ، با استفاده از روش های چاپ بیولوژیک در آینده ای دور ، ممکن است یک عضو مانند یک پازل ، از سلول های جداگانه و یک ماتریس جمع شود. و در آینده نزدیک ، تکه های بافت چاپ شده به این روش به الگوی جدیدی برای آزمایش داروهای جدید تبدیل می شوند.

وظیفه بزرگی که دانشمندان برای آینده تعیین کرده اند یادگیری نحوه رشد مستقیم بافت در ناحیه آسیب دیده است. سپس به جای چاپگر حجیم ، ابزاری مانند اسلحه مورد استفاده قرار می گیرد که از آن عناصر هیدروژل دارای سلول بر روی بدن بیمار قرار می گیرد که درست بر روی شخص پلیمری شده و بافت جدید ایجاد می کند.

UPD: دارندگان آزمایشگاه - Invitro - اکنون در Habré هستند. به وبلاگ سازمانی آنها اضافه شد. اگر سوالی دارید می توانید مستقیماً با آنها تماس بگیرید.

این از آزمایشگاه جدید چاپ سه بعدی ارگان است. یک میکروسکوپ چشمگیر وجود دارد ، سپس دو مهندس پزشکی در پشت اتوکد دیده می شوند - آنها در حال ساخت مدلی از یک سکوی برای شکل گیری اسفروئیدهای بافتی هستند.

آزمایشگاهی برای چاپ مجدد سه بعدی اعضای بدن (پروژه Invitro) اخیراً در اینجا افتتاح شده است. برخی از ولخرجی های شدید از درک نکردن آنچه در حال انجام است در اطراف او جریان دارد. به طور کلی اگرچه میکروب شناس نیستم اما علاقه مند شدم. من به توسعه دهنده راه یافتم - V.A. میرونوف این او بود که فناوری چاپ اعضای بدن را اختراع کرد و آن را در ایالات متحده ثبت اختراع کرد ، در توسعه سه اصلاح چاپگرهای زیستی شرکت کرد و این او بود که "افسر ارشد علوم" در آزمایشگاه جدید مسکو بود:

V.A. میرونوف (M.D. ، Ph.D. ، پروفسور با 20 سال تجربه در میکروب شناسی ، به ویژه در مرز با IT) - در روند توضیح ماهیت فناوری برای من به مدت یک ساعت و نیم ، او یک تکه کاغذ کشید.

او نمی توانست چند کلمه ای در مورد چاپ بگوید ، زیرا ابتدا باید تاریخچه ای از موضوع را درک کنید. به عنوان مثال ، چرا آنها مجبور شدند ایده روشن رشد یک جنین بدون سر را در یک مادر جایگزین ، و سپس برداشتن کلیه از آن و قرار دادن آن در یک حلال زیستی برای بلوغ سریع ، کنار بگذارند.

در حال حاضر ، نکته اصلی. وقت خود را برای نوشیدن همه چیزهایی که می سوزاند اختصاص دهید: کبد جدید هنوز خیلی دور است... برو

تکامل روش ها

روند بعدی این بود سلول درمانی - استفاده از سلولهای بنیادی جنینی. این روش بسیار عالی است: سلولهای "جهانی" گرفته می شوند که می توانند در موارد ضروری برای بیمار ساخته شوند. مشکل این است که شما برای رسیدن به جایی به جنین نیاز دارید. جنین بدیهی است که در فرآیند به دست آوردن سلول ها مصرف می شود. و این یک مشکل اخلاقی و اخلاقی است که باعث ممنوعیت استفاده از چنین سلولهایی شده است.

دورتر - مهندسی بافت - این زمانی است که شما یک پایه می گیرید ، سلول ها را روی آن قرار می دهید ، همه را در یک راکتور بیولوژیکی قرار می دهید و در خروجی نتیجه (اندام) مورد نیاز بیمار را می گیرید. مثل پروتز ، فقط زنده است. در اینجا یک نکته مهم وجود دارد: تفاوت اصلی با پروتز این است که پروتز در اصل از یک ماده غیر آلی است و بعید است که هرگز "مانند یک بومی" در بدن قرار گیرد. نمی توانید یک پای چوبی را خراشید.

روشهای مهندسی بافت می باشد قاب - هنگامی که از اندام جسد شسته شده (ضد عفونی شده) استفاده می شود ، سپس با سلولهای بیمار "پر می شود". گروه های علمی دیگر سعی کرده اند با داربست های اندام پروتئین گوشت خوک کار کنند (نیازی به اهدا کنندگان انسانی نیست ، اما سازگاری سیستم ایمنی تا تمام قد افزایش می یابد). قابها مصنوعی هستند - از مواد مختلفحتی برخی از گروه های علمی قند را آزمایش کرده اند.

میرونوف خودش تمرین می کند فناوری بدون فریم (با استفاده از هیدروژل به عنوان پایه). در روش وی ، پلیمر پایه به سرعت تخریب می شود و در نتیجه ، فقط مواد سلول باقی می ماند. به بیان ساده تر ، ابتدا یک چارچوب نئوگرانیک با سلول های قرار داده شده وارد می شود ، و سپس این چارچوب "حل می شود" ، و سلول های اندام که قبلا رشد کرده اند وظایف آن را بر عهده می گیرند. برای قاب ها ، همان ماده مورد استفاده قرار می گیرد بخیه های جراحی: به راحتی و در بدن انسان تخریب می شود.

سوال اصلی در اینجا این است که چرا چاپ سه بعدی مورد نیاز است. برای درک این موضوع ، بیایید کمی بیشتر به روشهای موجود در مهندسی بافت بپردازیم.

نزدیک شدن به هدف

1. شما یک داربست غیرآلی برمی دارید ، آن را با سلول ها تلقیح می کنید - و یک ارگان آماده به دست می آورید... این روش خام است ، اما جواب می دهد. این در مورد او است که در بیشتر موارد وقتی آنها می گویند "ما عضو را منتشر کردیم" صحبت می کنیم. مشکل این است که در جایی شما باید "مصالح ساختمانی" - سلولهای خود را بگیرید. اگر اینگونه باشد ، استفاده از نوعی قاب خارجی احمقانه است که امکان جمع آوری عضوی از آنها وجود دارد. اما دردناک ترین مشکل ، اندوتلیالیزاسیون ناقص است. به عنوان مثال ، برای برونشهایی که به این روش ساخته شده اند ، سطح حدود 70٪ است. این بدان معناست که عروق سطحی ترومبوژنیک هستند - با بهبود یک بیمار ، بلافاصله بیماری جدیدی برای او ایجاد می کنید. سپس باید با هپارین یا داروهای دیگر زندگی کند یا منتظر تشکیل لخته خون و آمبولی باشد. و در اینجا ، وکلای ایالات متحده از قبل منتظر اجرای سناریوی قدیمی هستند. و مشکل اندوتلیالیزاسیون هنوز حل نشده است. نوع احتمالی - جداسازی سلولهای مولد مغز استخوان به وسیله بسیج با آماده سازی های خاص و قرار گرفتن روی اندام ، اما این هنوز هم یک خیال به دور از عمل است.
2. روش دوم با بدبینی بسیار بی نظیر و بسیار خوشایند است.... ما سلول بیمار (فیبروبلاست) را می گیریم ، 4 ژن اضافه می کنیم. سلول حاصل را در بلاستوسیست (جنین حیوان) قرار می دهیم و رشد حیوان کوچک را شروع می کنیم. به نظر می رسد ، به عنوان مثال ، یک خوک با لوزالمعده انسان - اصطلاحاً کیمرا. این اندام کاملاً "بومی" است ، فقط کل زیرساخت های اطراف - رگ های خونی ، بافت ها و غیره - مربوط به خوک است. و رد خواهند شد. ولی هیچی. ما یک خوک می گیریم ، اندام مورد نظر را برش می دهیم (در این حالت خوک کاملاً مصرف می شود) ، و سپس تمام بافتهای گوشت خوک را با کمک پردازش خاص از بین می بریم - به نظر می رسد ، یک اسکلت آلی عضوی است که می تواند برای رشد عضو جدید استفاده شود. برخی محققان فراتر رفته و لفاک زیر را پیشنهاد کردند: بیایید خوک را با یک مادر جایگزین جایگزین کنیم. نحوه کار این است: علاوه بر 4 ژن ، یک ژن دیگر نیز به سلول اضافه می شود ، که مسئول آسفالی (بدون سر) است. یک مادر جایگزین برای حمل دوست جنین مشترک ما استخدام می شود. این بدون سر ایجاد می شود ، آسفال ها آن را به خوبی انجام می دهند. سپس - اسکن اولتراسوند ، فهمیدن نقص کودک و سقط جنین مجاز. اگر سر نباشد ، هیچ شخصی وجود ندارد ، به این معنی که ما کسی را نکشته ایم. و سپس - دوباره! - اکنون یک ماده بیومتریک قانونی با اندامهای توسعه نیافته بیمار داریم. به سرعت آنها را کاشت! از منفی های واضح - خوب ، جدا از جنبه اخلاقی - پیچیدگی سازمانی و مشکلات قانونی ممکن در آینده.
3. و سرانجام ، روش سوم وجود دارد ، که ما در مورد آن صحبت می کنیم... این همچنین مدرن ترین - چاپ سه بعدی اعضای بدن است. و این همان کاری است که آنها در آزمایشگاه جدید انجام می دهند. معنی این است: داربست های غیر آلی مورد نیاز نیستند (سلولها کاملاً خود را نگه می دارند) ، نیازی به گرفتن اندام از شخصی نیست. بیمار کمی از بافت چربی خود را می دهد (همه این افراد را دارند ، در طول آزمایش ها فقط ژاپنی های لاغر شکایت می کنند) ، که با استفاده از روش پردازش متوالی سلول ها ، عناصر ساختاری لازم از آنها بدست می آید. یک مدل سه بعدی از یک ارگان ایجاد می شود ، به یک فایل CAD تبدیل می شود ، سپس این به چاپگر سه بعدی داده می شود ، که می تواند با سلولهای ما چاپ کند و می فهمد که در چه نقطه ای از فضای سه بعدی برای "قرار دادن" نوع خاصی از سلول نیاز دارد. خروجی یک سازه بافتی است که باید تا زمانی که مشکلات مربوط به هیپوکسی شروع شود ، در یک محیط خاص قرار گیرد. ساختار بافت در بیورساز "بالغ" می شود. سپس می توان عضو را به بیمار "پیوند" داد.

1. گرفتن مدل اندام. شما باید یک نمودار را به جایی ببرید. خیلی ساده است.
2. گرفتن سلولها خودشان. بدیهی است که ما به مواد چاپ اعضای بدن نیاز داریم.
3. چاپگر را مونتاژ کنید تا سلول ها بتوانند چاپ کنند (مشکلات زیادی در تشکیل ساختار اندام وجود دارد).
4. هیپوکسی (کمبود اکسیژن) در هنگام ایجاد اندام.
5. تحقق تغذیه اعضای بدن و بلوغ آن تا آمادگی.

مدل اندام

شبیه سازی قابل مشاهده است. ساختار سه بعدی مانند یک قسمت منظم است - فقط به جای پلاستیک ، اسفروئیدهای بافتی وجود دارد.

مواد

اولین آزمایش که تأیید می کند کل عضو می تواند از قطعات جمع شود: دانشمندان قلب مرغ را به قطعات تقسیم کرده و دوباره آن را ذوب کردند. با موفقیت.

حال سوال این است که سلولهای این ماده را از کجا تهیه کنیم. بهترین آنها سلولهای بنیادی جنینی انسان است که با تمایز پی در پی می توان سلولها را برای هر بافتی ساخت. اما ، همانطور که می دانیم ، شما نمی توانید آنها را لمس کنید. اما شما می توانید سلول های بنیادی توانمند ناشی از iPS را مصرف کنید. آنها می توانند از مغز استخوان ، پالپ دندان یا بافت چربی طبیعی بیمار ساخته شوند - و توسط شرکت های مختلف در سراسر جهان تولید می شوند.

این طرح به شرح زیر است: فرد به کلینیک مراجعه می کند ، لیپوساکشن انجام می دهد ، بافت چربی منجمد شده و در مخزن قرار می گیرد. در صورت لزوم ، خارج می شود ، سلولهای لازم از آن ساخته می شوند (ATDSC ، در روسیه چنین مجموعه ای وجود دارد) و سپس بر اساس هدف متفاوت می شوند. به عنوان مثال ، می توان iPS را از فیبروبلاست ، از آنها - اپیتلیوم کلیه ، و سپس - اپیتلیوم عملکردی ساخت.

به عنوان مثال ماشین آلات تولید خودکار چنین سلولهایی توسط جنرال الکتریک تولید می شوند.

سانتریفیوژ اولین مرحله جداسازی مواد از بافت چربی است

گلوله ها از میکرو شیارهای مخصوص روی ماده جامد از این سلول ها تشکیل می شوند. سوسپانسیون سلولی در حالت فرورفتگی روی قالب قرار می گیرد ، سپس سلولها ذوب می شوند و گلوله ای تشکیل می شود. دقیق تر ، کروی بسیار یکنواخت نیست.

پردازش بلوک های ساختمانی

چاپ

نی ها به این ترتیب چاپ می شوند

چاپگر در لایه های 250 میکرومتر چاپ می شود: این تعادل بین اندازه مطلوب بلوک و خطر هیپوکسی در کروی است. در عرض نیم ساعت ، می توانید یک ساختار مهندسی بافت 10x10 سانتی متر چاپ کنید - اما این هنوز یک عضو نیست ، بلکه یک ساختار مهندسی بافت است ، "اصطلاحا" در اصطلاحات اصطلاحات. برای اینکه سازه ای به عضو تبدیل شود ، باید زنده بماند ، شکل واضحی داشته باشد و عملکردهایی داشته باشد.

یک میکروسکوپ با فاصله کانونی بزرگ به مکعبی شیشه ای با چاپگر سه بعدی نگاه می کند.

سر چاپ در حالی که آزمایشات این مجموعه بر روی پلاستیک در حال انجام است. اکنون چاپگر در حال چاپ قالب های پلاستیکی و قابل مصرف برای ایجاد اسفروئید است. به موازات این ، آزمایشات جعبه استریل برای چاپگر سه بعدی با دستگاه الکترونیکی در حال انجام است.

پس از پردازش

پارچه آب بندی

ترکیب بافتی از چندین نوع سلول بدون اختلاط

اندام آینده در یک راکتور زیستی قرار می گیرد. این ، بسیار ساده ، شیشه ای با محیط کنترل شده است که در آن مواد لازم به ورودی و خروجی اندام تأمین می شود ، به علاوه بلوغ سریع به دلیل تأثیر عوامل رشد تأمین می شود.

در اینجا جالب است - معماری یک اندام معمولاً شبیه یک جسم محصور شده و آشنا به OOP است - شریان ورودی ، رگ خروجی - و یکسری توابع در داخل. فرض بر این است که راکتور زیستی ورودی و خروجی مورد نظر را تأمین می کند. اما این هنوز یک نظریه است ، حتی یک نظریه هنوز جمع آوری نشده است. اما این پروژه تا مرحله "شما می توانید یک نمونه اولیه را مونتاژ کنید" کار شده است.

حلق آویز در آزمایشگاه. مرحله اول قابل مشاهده است: بدست آوردن عناصر اساسی ، مرحله دوم - چاپگر سه بعدی با سه اکسترودر ، مرحله سوم - انتقال از نمونه اولیه به یک مدل صنعتی ، سپس آزمایش روی حیوانات ، سپس رفتن به IPO و نصب آن برای افراد.

خط کامل - طبقه بندی سلولی ، سازنده اسفروئید بافتی ، چاپگر ، دستگاه پرفیوژن

بازارها

اولین مشتری های بزرگ نظامی هستند... در حقیقت ، حدس زدن آن دشوار نیست ، DARPA از همه دانشمندان با این موضوع بازدید می کند. آنها دو کاربرد دارند: تست (بسیاری از مواردی که نمی توان روی افراد زنده آزمایش کرد ، اما شما آن را می خواهید - اندام جداگانه ای بسیار مفید خواهد بود) و درمانی. به عنوان مثال ، یک مبارز دموکراسی دستش را می شکافد و رسیدن به بیمارستان 24 ساعت طول می کشد. خوب است که سوراخ را ببندید ، درد را تسکین دهید ، به او فرصت دهید 5 ساعت دیگر شلیک کند و سپس با پای پیاده به پرستار بیاید. از نظر تئوری ، یا روباتی که همه اینها را در جای خود جمع کند یا تکه هایی از بافت انسان ، که از قبل به طور جدی به فکر سوختن هستند ، امکان پذیر است.

مشتری دوم - داروخانه... در آنجا ، داروها به مدت 15 سال قبل از ورود به بازار آزمایش می شوند. همانطور که آمریکایی ها شوخی می کنند ، کشتن یک همکار آسانتر از موش است. روی ماوس ، شما باید یک دسته از اسناد را به ضخامت یک دست جمع کنید. در نتیجه موش های دارای مجوز بسیار گران هستند. و نتایج برای حیوان با نتایج انسانی متفاوت است. مدل های موجود آزمایش در مدل های سلول تخت و در حیوانات به اندازه کافی احیا نیست. در آزمایشگاه به من گفتند که تقریباً 7٪ از فرمولاسیون های دارویی جدید در جهان به دلیل سمیت کلیوی که در مرحله آزمایش بالینی تشخیص داده شده است ، به آزمایش های بالینی راه پیدا نمی کنند. از آنهایی که رسیده اند ، حدود یک سوم آنها مسمومیت دارند. به همین دلیل ، به هر حال ، یکی از اولین کارها آزمایش عملکرد نفرون های ساخته شده در آزمایشگاه است. بافت و اندام چاپگر به طور چشمگیری سرعت تولید دارو را تسریع می کند و این هزینه زیادی است.

مشتری سوم بیمارستان ها است. به عنوان مثال بازار پیوند کلیه از ایالات متحده آمریکا - 25 میلیارد دلار. در ابتدا قرار است فقط پرینترهای سه بعدی را به بیمارستانها بفروشید تا بیمار بتواند آنچه را كه لازم دارد تهیه كند. مرحله بعدی (نظری) ایجاد مجتمع هایی برای چاپ اندام به طور مستقیم در داخل بیمار است. واقعیت این است که اغلب تحویل سر چاپ مینیاتوری در داخل بیمار نسبت به اندام بزرگ بسیار آسانتر است. اما این یک رویا است ، اگرچه ربات های لازم وجود دارد.

این باید چگونه کار کند.

بله ، یک موضوع مهم دیگر نیز در اینجا وجود دارد: به موازات این ، تحقیقات در مورد کنترل اسفروئیدهای بافتی از طریق جذب مغناطیسی در حال انجام است. اولین آزمایش ها ساده بود - "اره های نانو" آهنی به داخل بافت فرو رفته و اسفروئیدها واقعاً درست در میدان مغناطیسی پرواز کرده و به محل تحویل داده شدند. اما تمایز رنج می برد. انجام عملکردهای مورد نیاز با خاک اره دشوار است. مرحله منطقی بعدی ، فلز موجود در لایه کپسوله سازی است. اما حتی خنک تر نیز میکرو داربست هایی با ذرات مغناطیسی است. این داربست ها یک کروی را در بر می گیرند و همچنین می توانند به عنوان یک اتصال دهنده قاب عمل کنند ، که بلافاصله در جای خود قرار می گیرد ، که دامنه وسیعی را برای چاپ عملی اندام ها فراهم می کند.

چندی پیش ، مقاله ای بسیار هیجان انگیز و پر شور در یک مجله انگلیسی منتشر شد. این مقاله در مورد چاپگرهای زیستی است که امکان "چاپ" برخی از اندام های انسانی توسط آنها وجود دارد. در رابطه با این مقاله ، جراحان پیوند اعضای بدن انسان امیدوارند که روزی زمان فرا برسد که آنها بتوانند ارگان مورد نیاز برای پیوند را در اولین درخواست خود دریافت کنند.

در حال حاضر ، بیماری که نیاز به پیوند دارد می تواند چندین ماه یا حتی سالها صبر کند تا اندام اهدا کننده مناسبی برای او پیدا شود. اما در این مدت ، اتفاقات جبران ناپذیری می تواند رخ دهد. متأسفانه همه در لحظه یافتن اهدا کننده مناسب زندگی نمی کنند. اما با کمک اندام های مصنوعی می توان رنج بیماران را به میزان قابل توجهی کاهش داد و حتی جان بسیاری از انسان ها را نجات داد. اکنون ، وقتی زمان کمی تا ظهور اولین چاپگر زیستی سه بعدی باقی مانده است ، این فرصت دیگر ر aیایی نیست و به واقعیت تبدیل شده است.

اولین چاپگر زیستی سه بعدی ، با هزینه ای در حدود 200000 دلار ، توسط دو شرکت همکار ، ارگانووی مستقر در سن دیگو ، متخصص طب احیا و شرکت مهندسی مکانیک مستقر در ملبورن ، اینوتک ساخته شد. یکی از بنیانگذاران شرکت پزشکی احیا ، گابور فورجاک ، نمونه اولیه ویژه چاپگر سه بعدی جدید را تولید کرده است.

به زودی ، اولین نمونه های چاپگر جدید به برخی از گروه های تحقیقاتی که همچنین روش های ایجاد اندام های مصنوعی را مطالعه می کنند ، تحویل می شود. در حال حاضر ، بیشتر این کارهای دشوار و پر زحمت با استفاده از دستگاه های موجود به صورت دستی انجام می شود.
طبق گفته مدیر ارگانوو ، کیت مورفی ، این طرح ایجاد تنها بافت های ساده مانند عضلات ، پوست و بخشهای کوچک رگهای خونی است.

با این حال ، پس از اتمام اولین آزمایش های آزمایش نمونه ها ، تولید مستقیم رگ های خونی آغاز می شود ، که در حین عمل جایگزین عروق آسیب دیده برای حرکت خون می شود. پس از تحقیقات بیشتر ، می توان بلافاصله تولید اندام های پیچیده تری را آغاز کرد.
جالب است بدانید که چاپگر زیستی سه بعدی تولید شده توسط ارگانوو با همان اصل معمولی کار می کند ، که به نوبه خود همانند چاپگرهای جوهر افشان معمولی "برادران" آنها کار می کند ، اما فقط به صورت سه بعدی.

این قطرات ریز پلیمری را اسپری می کنیم ، سپس با هم ذوب شده و یک ساختار یکپارچه را تشکیل می دهند.
بنابراین ، معلوم می شود که برای هر یک از عبورهای آن ، یک چاپگر مخصوص قادر به ایجاد یک خط کوچک از پلیمر بر روی جسم است.
در نتیجه چنین کاری ، شی به تدریج شکل نهایی خود را به خود می گیرد. با کمک "داربست" های خاص ، که از مواد محلول در آب ساخته شده اند ، حفره های پشتیبانی ایجاد می شود. پس از اتمام کامل جسم تصور شده ، این داربست ها به راحتی شسته می شوند.
محققان دریافته اند که این روش می تواند با اطمینان در مورد مواد بیولوژیکی اعمال شود.

به عنوان مثال ، اگر مناطق کوچکی از سلولها را در کنار یکدیگر قرار دهید ، سپس آنها شروع به "ذوب شدن" می کنند. طیف عظیمی از فن آوری های مختلف، به لطف آن اعضای بدن می توانند از سلولهای جداگانه ایجاد شوند. یکی از این فناوری ها ، فن آوری بزرگ شدن سلول های عضلانی است. این فناوری با استفاده از ماشین های کوچک به دست می آید.

علی رغم این واقعیت که فناوری چاپ اعضای بدن انسان جدید و فقط در مراحل ابتدایی تلقی می شود ، برخی از دانشمندان می توانند از نمونه های خود در ایجاد اندام های انسانی تجلیل کنند. به عنوان مثال ، آنتونی آتالا به همراه همکارانش در موسسه پزشکی احیا W ویک فارست مستقر در کالیفرنیای شمالی ، در سال 2006 مثانه ای برای هفت بیمار خود ایجاد کردند که هنوز هم به طور کامل کار می کنند. دفعه دیگر در مورد چگونگی انجام این کار به شما خواهیم گفت.

می خواهم یادآوری کنم که چاپگر بیولوژیکی شرکت "Organovo" نیازی به پایه پشتیبانی ندارد و در عملکرد این چاپگر فقط از سلولهای بنیادی مغز استخوان استفاده می شود. جالب است بدانید که با استفاده از فاکتورهای مختلف رشد ، فرصت بی نظیری برای بدست آوردن سلولهای دیگر وجود دارد. چندین هزار از این سلول ها می توانند به صورت قطرات ریز ، با قطر حدود 100-500 میکرون ، تشکیل شوند. این قطرات شکل خود را به خوبی نگه می دارند و برای چاپ عالی هستند.
همچنین ، از پایه های پشتیبانی کننده و انواع دیگر سلول ها می توان در چاپگرهای زیستی استفاده کرد. به عنوان مثال ، سلولهای کبدی را می توان مستقیماً روی یک پایه از قبل تشکیل شده ، که مانند کبد ما است ، قرار داد. علاوه بر این ، بیو پرینتر جدید دارای اندازه بسیار متوسطی است که به لطف آن می توان آن را در یک کابینت بیولوژیکی خاص قرار داد تا از یک محیط استریل برای چاپ اعضای بدن اطمینان حاصل شود.

با این حال ، برخی از محققان خیلی آینده را نگاه می کنند به نظر آنها ، در آینده نزدیک ممکن است چنین ماشین هایی ظاهر شوند که قادر به انداختن اندام مورد نظر به طور مستقیم در بدن انسان باشند. این شایعات را دکتر آنتونی آتالا نیز تأیید می کند. از آنجا که این او است که در حال حاضر روی چاپگر کار می کند ، با اسکن کردن مناطق خاصی از بدن که به پیوند پوست نیاز است ، می تواند آن را مستقیماً روی بدن انسان "چاپ" کند.

بعلاوه ، اندامهای مصنوعی می توانند اشکال مختلفی داشته باشند ، خوب ، حداقل در آغاز. به عنوان مثال ، کلیه مصنوعی مورد نیاز برای تصفیه خون نیازی به شباهت به "خواهر" واقعی خود ندارد یا عملکرد آن را کاملاً کپی می کند.

من فکر می کنم برای افرادی که سالها در انتظار اعضای اهدا کننده هستند ، اصلاً مهم نیست که اندام های جدید آنها چگونه به نظر می رسد. مهمترین چیز این است که آنها خوب کار می کنند و مردم احساس بهتری دارند.