پرینترهای سه‌بعدی و چاپ اندام‌های مصنوعی
پرینترهای سه‌بعدی یکی از داغ‌ترین فناوری‌های حال حاضر دنیا هستند. حتی اوباما نیز در یکی از سخنرانی‌هایش از راه‌اندازی مراکزی صنعتی بر مبنای این فناوری خبر داده بود. یکی دو هفته قبل هم شاهد عرضه یکی از سرگرم‌کننده‌ترین کاربردهای این فناوری بودیم. خودکار سه بعدی یا 3D Doodler که به کمک آن می‌توانستید اجسام سه‌بعدی از جنس پلاستیک را در فضای سه‌بعدی ترسیم کنید.
اما پزشکان و مهندسین دانشگاه کورنل در 20 فوریه کاربرد تازه‌ای از این فناور چاپ سه‌بعدی را به دنیا نشان دادند. تولید یک گوش مصنوعی تقریبا مشابه گوش طبیعی که از سلول‌های زنده و با کمک فناور چاپ سه بعدی تولید شده است. محصول آنها که مشخصات و شیوه تولید آن در مقاله‌ای در PLOS ONE منتشر شده، به منظور کمک به کودکانی طراحی شده است که به واسطه نقایص مادرزادی مانند microtia گوش خارجی آنها رشد کافی نداشته است.
این پروتز محصول فرآیندی چند مرحله‌ای است و می‌تواند جایگزین مواد مصنوعی قدیمی شود که بافتی شبیه استایروفوم دارند. همچنین می‌تواند به عنوان روشی کم دردسرتر جایگزین سیستم برداشت غضروف از قفسه سینه بیمار شود..
برای این کار محققان نخست مدلی سه‌بعدی از گوش بیمار بوجود می‌آورند. آنها برای این نمونه گوش کودکی سالم را اسکن کردند، اما به صورت تئوری می‌توانند در صورتی که microtia تنها به یک گوش آسیب رسانده باشد، گوش سالم بیمار را اسکن کرده و قرینه کنند تا به مدلی دقیقا شبیه گوش سالم دست یابند. در مرحله بعدی آنها از یک پرینتر سه‌بعدی برای ساخت قالبی با شکل دقیق گوش استفاده می‌کنند.
سپس آنها قالب را با ژل کولاژن با چگالی بالا پر کردند. بنا بر ادعای این محققین، این ژل استحکامی مشابه Jell-O دارد. Jell-O برندی است که در ایالات متحده ژله خوراکی تولید می‌کند و به نامی مصطلح برای تمام فرآورده‌های خوراکی ژلاتینی تبدیل شده است.
پس از اتمام مراحل چاپ، محققان سلول‌های غضروفی را به داخل ماتریس کولاژنی تزریق می‌کنند. برای این نمونه آنها از نمونه‌های غضروفی گاو استفاده کردند، اما پیشبینی می‌شود که بعدتر در عمل بتوان از سلول‌های غضروفی ناحیه‌ای از بدن خود بیمار برای این کار بهره برد.
با گذراندن یکی دو روز در یک ظرف پتری مملو از مواد مغذی، سلول‌های غضروفی شروع به تکثیر کرده و به تدریج جایگزین کولاژن می‌شوند. پس از آن گوش می‌تواند با عمل جراحی به بدن انسان پیوند زده شده و با پوست پوشیده شود تا سلول‌های غضروفی در محیطی طبیعی‌تر به رشد و تکثیر خود ادامه داده و جایگزین کولاژن شوند.
تا کنون تیم محققان تنها توانسته‌اند گوش مصنوعی را روی پشت موش‌های آزمایشگاهی و زیر پوست آنها کار بگذارند. پس از سه ماه اتصال به بدن موش‌ها، سلول‌های غضروفی جایگزین کل بافت کولاژن شده و کل قالب گوش را پر کرده‌اند. در عین حال این پروتز فرم و شکل اولیه خود را حفظ کرده است.
در گزارش منتشر شده از این تحقیق، جیسون اسپکتور (Jason Spector) یکی از محققین پروژه گفته است که استفاده از سلول‌های خود بیمار می‌تواند احتمال پس زدن عضو پیوندی توسط بدن بیمار را به شدت کاهش دهد. لاورنس بوناسار (Lawrence Bonassar) یکی دیگر از محققین پروژه اشاره کرده است که علاوه بر نقایص مادرزادی، این پروتز می‌تواند برای کسانی که گوش خارجی خود را در اثر سرطان یا حوادث از دست می‌دهند نیز مفید باشد. این پروتز زمانی که برای یک کودک مبتلا به microtia مورد استفاده قرار گیرد، همراه با رشد سر در طول زمان رشد نمی‌کند. به همین دلیل محققین پیشنهاد می‌کنند که کارگذاشتن این پروتز در سنین 5 تا 6 سالگی انجام شود، یعنی زمانی که گوش‌ها به طور طبیعی تا 80 درصد اندازه‌شان در بزرگسالی رشد کرده‌اند.
بزرگ‌ترین مزیت این فناوری جدید نسبت به شیوه‌های موجود این حقیقت است که شیوه تولید در این روش قابل سفارشی شدن است. به همین دلیل می‌توان انتظار داشت که در آینده بتوان گوش‌هایی با ظاهر نسبتا طبیعی را در بازه‌های زمانی کوتاه برای هر بیمار تولید کرد. در واقع محققین از زمان ارایه این تحقیق، فرآیندها را بهبود داده‌اند که این بهبودها شامل تلاش برای ابداع روشی بوده است که در آن مستقیما از کولاژن به عنوان «جوهر» پرینتر سه‌بعدی برای چاپ گوش استفاده شود و نیازی به قالب پلاستیکی نباشد.
البته هنوز این کار با مشکلاتی نیز روبرو است. در حال حاضر محققین ابزاری برای تکثیر یا برداشت سلول‌های غضروفی کافی از بدن بیماران خردسال در اختیار ندارند تا بتوانند به کمک آنها گوش را تولید کنند. درست به همین دلیل است که در این تحقیق از سلول‌های غضروفی گاو استفاده شده است. به علاوه برای تایید بی خطر بودن این پیوند برای انسان به آزمایش‌های بیشتری نیاز است. گروه محققین اعلام کرده‌اند که در حال تلاش برای حل این مشکلات هستند و امید دارند که چنین پروتزی را تا سال 2016 به بدن انسان پیوند بزنند.
منبع (+)
یک قدم به سوی تله‌پورتیشن !!! 😉